OSIPTR

S i s t e m a s I n a l aacute m b r i c o s

C e l u l a r e s

Lima Marzo 2010

Jorge Luis Herrera Palomino

OSIPTtL

1 Introduccioacuten a los sistemas celulares 2 Mercado de la Telefoniacutea Moacutevil 3 Tecnologiacutea GSM 4 Tecnologiacutea GPRSEDGE 5 Tecnologiacutea 3G UMTS 6 Tecnologiacutea HSPA 7 Evolucioacuten a 4G

Temario

OSIPIEL

11 Arquitectura Geneacuterico

I-Introduccioacuten a los Sistemas Inalaacutembricos

Celulares

OSIPTR

Arquitectura Geneacuterica de Sistemas Celulares

(3) Servicios

( 2 ) N uacute c l e o

Capa de Servicios compuesta por servidores de servicios que brindan estas funcionalidades a los usuarios Ejemplos son Servidores SMS MailBox MMS etc

Capa de Nuacutecleo compuesta por centrales de conmutacioacuten y bases de datos que gestionan el acceso encaminan las llamadas hacia dentro y fuera de la red en esta capa tambieacuten se tiene la funcioacuten de tasacioacuten de llamadas

Capa de Acceso compuesta por las estaciones celulares y controladores de las mismas que gestionan el acceso y supervisan la comunicacioacuten y administracioacuten de movilidad en el entorno radio

Capa de Usuarios donde se encuentran los teleacutefonos u otros dispositivos de usuario (como modems)

s i e r r e w raquoellaquo

Arquitectura Geneacuterica de Sistemas Celulares i

Servicios (3)

Estac ioacuten base

Nuacutecleo (2)

Acceso (1)

Usuarios (0)

(1) Acceso

( 0 ) U s u a r i o s

OSIPTtL

Teacutecnicas de Acceso Muacuteltiple y Duplexaje

Maacutetale 1

Base Stafion

Muchos usuarios de servicios inalaacutembricos en general quieren comunicarse a la vez en un aacuterea geograacutefica comuacuten

Se tiene ademaacutes un recurso f i jo y restringido para canalizar las comunicaciones Espectro Radioeleacutectrico asignado (Banda de frecuencias en uso)

La solucioacuten es la utilizacioacuten de teacutecnicas de asignacioacuten de recursos radioeleacutectricos y loacutegicos que permitan accesar a muacuteltiples usuarios a la vez y hacer uso tambieacuten de la reutilizacioacuten de los recursos radio Estas teacutecnicas se denominan Tecnologiacuteas de Acceso Muacuteltiple

iquestQueacute es Acceso Muacuteltiple

Mobile 2

Mobile 3

iquestQueacute es Acceso Muacuteltiple

Existen las siguientes teacutecnicas de acceso muacuteltiple

bullFDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencias bullTDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Tiempo bullCDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo bullSDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Espacio

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Frecuencias permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una una determinada f recuenc ia que ident i f i ca a un determinado canal de radio Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con la frecuencia asignada

Dicho Canal t iene las siguientes caracteriacutesticas bull Ancho de Banda f i j o Ej 30 KHz bull Esquema de Modulacioacuten determinado Ej QPSK bull I den t i f i cac i oacuten del canal en el espect ro Nuacutemero de canal dent ro del espectro radio Ej ARFCN 512 (ciJuy^ bull I den t i f i cac i oacuten del canal en la red Iden t i f i cac ioacuten de la radiobase a la que pertenece E j S A T 1 2

Ejemplo de un sistema FDMA puro es el AMPS (Analogic Mobi le Phone System)

Asimismo se puede tener combinaciones de dichas teacutecnicas para lograr una mayor eficiencia como por ejemplo

FDMA-CDMA -raquo Usado por el sistema IS -95 IS-2000 FDMA-TDMA -gt Usado por el sistema GSM SDMA-FDMA-CDMA -gt Usado por el sistema Globalstar

FDMA

7

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Tiempo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un espacio de t iempo determinado ( t ime s lo t ) que ident i f i ca a un determinado canal Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el time slot

Esta teacutecnica se usa siempre en combinacioacuten con el FDMA lo que implica que los canales de usario tengan las las siguientes caracter iacutes t icas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullTime S lo t Asignado (y nuacutemero de t ime slots en los que se divide cada canal radio) bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas TDMA-FDMA son el S S M (Global System f o r Mobi le Communications) y el iexclDEN (Nex te l )

T D M A

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Coacutedigo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un determinado coacutedigo que ident i f i ca a un determinado canal de usuario Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el coacutedigo asignado

Esta teacutecnica se puede usar sola o en combinacioacuten con el FDMA o el TDMA Los canales de usario t ienen las las siguientes caracteriacutesticas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullCoacutedigo de usuario asignado bullVelocidad del Coacutedigo Asignado bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas CDMA son I S 9 5 o CDMAOne WCDMA (3SSM) I S 2 0 0 0

C D M A

Teacutecnicas de Duplexaje

d o w n l i n k

Dado que la comunicacioacuten en las redes telefoacutenicas inalaacutembricas es ful l duacuteplex se requiere canalizar las sentildeales hacia y desde el usuario a la rez en forma simultaacutenea para esto se usan teacutecnicas de duplexaje Se requiere el uso de dos canales uno ascendente (uplink o upstream) y otro descendente (downlink o downstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

i lempo F r e q u e n c v

U p s t r e a m S e p a r a t i o n x M H z D o w n s t r e a m H H B i Guard

Band _ J

Chl ul Ch2 ul Chl ul Ch2 ul

Frecuencia

bullLos canales ups t ream y downst ream son separados en f recuenc ia bullLa razoacuten e n t r e los espacios de t ransmis ioacuten y recepcioacuten del moacutevil es f i j o para voz t i m ien t ras que para datos es var iable por e jemplo 2313 bullFDD requiere una banda de guarda e n t r e las sub-bandas upst ream y downst ream bullLa mayoriacutea de tecnologiacuteas celulares usan es ta teacutecn ica para separar los f l u j os de upst ream y downst ream Ejemplo CDMA GSM I S - 1 3 6 AMPS iexclDEN

up l i nk

IS-136 IS-95 A B IDEN GSM

FDMA-TDMA FDMA-CDMA FDMA-TDMA FDMA-TDMA

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Esparcimiento de portadora o canal 125Mhz

Esparcimiento de portadora o canal 25Khz

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 64 conversaciones por canal

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 16 conversaciones por Canal

No permite TX de Datos Permite TX de Datos hasta 64kbps

Permite TX de Datos hasta 96kbps

Permite TX de Datos hasta 576kbps

No existe generacioacuten 25 Existe generacioacuten 25 No existe generacioacuten 25 Existe Generacioacuten 25 (GPRS)

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Migracioacuten a IS 2000

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Evolucioacuten a EDGE y 3GSM (WCDMA)

Duplexaje por Divisioacuten de Tiempo (TDD)

Tiempo

Chld Chl di Chl ul I Ch2ul

Frecuencia

Esta teacutecnica separa los f lujos upstream y downstream en el tiempo es decir que ambas sentildeales utilizan la misma frecuencia pero en di ferente intervalo temporal La informacioacuten es transmitida en una direccioacuten (pEj Downstream) luego de una corta zertaro de guarda (tiacutepicamente entr 50 a 200 microsegundos se trasnsmite en la otra direccioacuten (pEj Upstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

OSIPIEL

11 Arquitectura Geneacuterico

I-Introduccioacuten a los Sistemas Inalaacutembricos

Celulares

OSIPTR

Arquitectura Geneacuterica de Sistemas Celulares

(3) Servicios

( 2 ) N uacute c l e o

Capa de Servicios compuesta por servidores de servicios que brindan estas funcionalidades a los usuarios Ejemplos son Servidores SMS MailBox MMS etc

Capa de Nuacutecleo compuesta por centrales de conmutacioacuten y bases de datos que gestionan el acceso encaminan las llamadas hacia dentro y fuera de la red en esta capa tambieacuten se tiene la funcioacuten de tasacioacuten de llamadas

Capa de Acceso compuesta por las estaciones celulares y controladores de las mismas que gestionan el acceso y supervisan la comunicacioacuten y administracioacuten de movilidad en el entorno radio

Capa de Usuarios donde se encuentran los teleacutefonos u otros dispositivos de usuario (como modems)

s i e r r e w raquoellaquo

Arquitectura Geneacuterica de Sistemas Celulares i

Servicios (3)

Estac ioacuten base

Nuacutecleo (2)

Acceso (1)

Usuarios (0)

(1) Acceso

( 0 ) U s u a r i o s

OSIPTtL

Teacutecnicas de Acceso Muacuteltiple y Duplexaje

Maacutetale 1

Base Stafion

Muchos usuarios de servicios inalaacutembricos en general quieren comunicarse a la vez en un aacuterea geograacutefica comuacuten

Se tiene ademaacutes un recurso f i jo y restringido para canalizar las comunicaciones Espectro Radioeleacutectrico asignado (Banda de frecuencias en uso)

La solucioacuten es la utilizacioacuten de teacutecnicas de asignacioacuten de recursos radioeleacutectricos y loacutegicos que permitan accesar a muacuteltiples usuarios a la vez y hacer uso tambieacuten de la reutilizacioacuten de los recursos radio Estas teacutecnicas se denominan Tecnologiacuteas de Acceso Muacuteltiple

iquestQueacute es Acceso Muacuteltiple

Mobile 2

Mobile 3

iquestQueacute es Acceso Muacuteltiple

Existen las siguientes teacutecnicas de acceso muacuteltiple

bullFDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencias bullTDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Tiempo bullCDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo bullSDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Espacio

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Frecuencias permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una una determinada f recuenc ia que ident i f i ca a un determinado canal de radio Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con la frecuencia asignada

Dicho Canal t iene las siguientes caracteriacutesticas bull Ancho de Banda f i j o Ej 30 KHz bull Esquema de Modulacioacuten determinado Ej QPSK bull I den t i f i cac i oacuten del canal en el espect ro Nuacutemero de canal dent ro del espectro radio Ej ARFCN 512 (ciJuy^ bull I den t i f i cac i oacuten del canal en la red Iden t i f i cac ioacuten de la radiobase a la que pertenece E j S A T 1 2

Ejemplo de un sistema FDMA puro es el AMPS (Analogic Mobi le Phone System)

Asimismo se puede tener combinaciones de dichas teacutecnicas para lograr una mayor eficiencia como por ejemplo

FDMA-CDMA -raquo Usado por el sistema IS -95 IS-2000 FDMA-TDMA -gt Usado por el sistema GSM SDMA-FDMA-CDMA -gt Usado por el sistema Globalstar

FDMA

7

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Tiempo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un espacio de t iempo determinado ( t ime s lo t ) que ident i f i ca a un determinado canal Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el time slot

Esta teacutecnica se usa siempre en combinacioacuten con el FDMA lo que implica que los canales de usario tengan las las siguientes caracter iacutes t icas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullTime S lo t Asignado (y nuacutemero de t ime slots en los que se divide cada canal radio) bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas TDMA-FDMA son el S S M (Global System f o r Mobi le Communications) y el iexclDEN (Nex te l )

T D M A

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Coacutedigo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un determinado coacutedigo que ident i f i ca a un determinado canal de usuario Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el coacutedigo asignado

Esta teacutecnica se puede usar sola o en combinacioacuten con el FDMA o el TDMA Los canales de usario t ienen las las siguientes caracteriacutesticas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullCoacutedigo de usuario asignado bullVelocidad del Coacutedigo Asignado bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas CDMA son I S 9 5 o CDMAOne WCDMA (3SSM) I S 2 0 0 0

C D M A

Teacutecnicas de Duplexaje

d o w n l i n k

Dado que la comunicacioacuten en las redes telefoacutenicas inalaacutembricas es ful l duacuteplex se requiere canalizar las sentildeales hacia y desde el usuario a la rez en forma simultaacutenea para esto se usan teacutecnicas de duplexaje Se requiere el uso de dos canales uno ascendente (uplink o upstream) y otro descendente (downlink o downstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

i lempo F r e q u e n c v

U p s t r e a m S e p a r a t i o n x M H z D o w n s t r e a m H H B i Guard

Band _ J

Chl ul Ch2 ul Chl ul Ch2 ul

Frecuencia

bullLos canales ups t ream y downst ream son separados en f recuenc ia bullLa razoacuten e n t r e los espacios de t ransmis ioacuten y recepcioacuten del moacutevil es f i j o para voz t i m ien t ras que para datos es var iable por e jemplo 2313 bullFDD requiere una banda de guarda e n t r e las sub-bandas upst ream y downst ream bullLa mayoriacutea de tecnologiacuteas celulares usan es ta teacutecn ica para separar los f l u j os de upst ream y downst ream Ejemplo CDMA GSM I S - 1 3 6 AMPS iexclDEN

up l i nk

IS-136 IS-95 A B IDEN GSM

FDMA-TDMA FDMA-CDMA FDMA-TDMA FDMA-TDMA

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Esparcimiento de portadora o canal 125Mhz

Esparcimiento de portadora o canal 25Khz

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 64 conversaciones por canal

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 16 conversaciones por Canal

No permite TX de Datos Permite TX de Datos hasta 64kbps

Permite TX de Datos hasta 96kbps

Permite TX de Datos hasta 576kbps

No existe generacioacuten 25 Existe generacioacuten 25 No existe generacioacuten 25 Existe Generacioacuten 25 (GPRS)

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Migracioacuten a IS 2000

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Evolucioacuten a EDGE y 3GSM (WCDMA)

Duplexaje por Divisioacuten de Tiempo (TDD)

Tiempo

Chld Chl di Chl ul I Ch2ul

Frecuencia

Esta teacutecnica separa los f lujos upstream y downstream en el tiempo es decir que ambas sentildeales utilizan la misma frecuencia pero en di ferente intervalo temporal La informacioacuten es transmitida en una direccioacuten (pEj Downstream) luego de una corta zertaro de guarda (tiacutepicamente entr 50 a 200 microsegundos se trasnsmite en la otra direccioacuten (pEj Upstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

Arquitectura Geneacuterica de Sistemas Celulares

(3) Servicios

( 2 ) N uacute c l e o

Capa de Servicios compuesta por servidores de servicios que brindan estas funcionalidades a los usuarios Ejemplos son Servidores SMS MailBox MMS etc

Capa de Nuacutecleo compuesta por centrales de conmutacioacuten y bases de datos que gestionan el acceso encaminan las llamadas hacia dentro y fuera de la red en esta capa tambieacuten se tiene la funcioacuten de tasacioacuten de llamadas

Capa de Acceso compuesta por las estaciones celulares y controladores de las mismas que gestionan el acceso y supervisan la comunicacioacuten y administracioacuten de movilidad en el entorno radio

Capa de Usuarios donde se encuentran los teleacutefonos u otros dispositivos de usuario (como modems)

s i e r r e w raquoellaquo

Arquitectura Geneacuterica de Sistemas Celulares i

Servicios (3)

Estac ioacuten base

Nuacutecleo (2)

Acceso (1)

Usuarios (0)

(1) Acceso

( 0 ) U s u a r i o s

OSIPTtL

Teacutecnicas de Acceso Muacuteltiple y Duplexaje

Maacutetale 1

Base Stafion

Muchos usuarios de servicios inalaacutembricos en general quieren comunicarse a la vez en un aacuterea geograacutefica comuacuten

Se tiene ademaacutes un recurso f i jo y restringido para canalizar las comunicaciones Espectro Radioeleacutectrico asignado (Banda de frecuencias en uso)

La solucioacuten es la utilizacioacuten de teacutecnicas de asignacioacuten de recursos radioeleacutectricos y loacutegicos que permitan accesar a muacuteltiples usuarios a la vez y hacer uso tambieacuten de la reutilizacioacuten de los recursos radio Estas teacutecnicas se denominan Tecnologiacuteas de Acceso Muacuteltiple

iquestQueacute es Acceso Muacuteltiple

Mobile 2

Mobile 3

iquestQueacute es Acceso Muacuteltiple

Existen las siguientes teacutecnicas de acceso muacuteltiple

bullFDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencias bullTDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Tiempo bullCDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo bullSDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Espacio

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Frecuencias permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una una determinada f recuenc ia que ident i f i ca a un determinado canal de radio Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con la frecuencia asignada

Dicho Canal t iene las siguientes caracteriacutesticas bull Ancho de Banda f i j o Ej 30 KHz bull Esquema de Modulacioacuten determinado Ej QPSK bull I den t i f i cac i oacuten del canal en el espect ro Nuacutemero de canal dent ro del espectro radio Ej ARFCN 512 (ciJuy^ bull I den t i f i cac i oacuten del canal en la red Iden t i f i cac ioacuten de la radiobase a la que pertenece E j S A T 1 2

Ejemplo de un sistema FDMA puro es el AMPS (Analogic Mobi le Phone System)

Asimismo se puede tener combinaciones de dichas teacutecnicas para lograr una mayor eficiencia como por ejemplo

FDMA-CDMA -raquo Usado por el sistema IS -95 IS-2000 FDMA-TDMA -gt Usado por el sistema GSM SDMA-FDMA-CDMA -gt Usado por el sistema Globalstar

FDMA

7

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Tiempo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un espacio de t iempo determinado ( t ime s lo t ) que ident i f i ca a un determinado canal Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el time slot

Esta teacutecnica se usa siempre en combinacioacuten con el FDMA lo que implica que los canales de usario tengan las las siguientes caracter iacutes t icas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullTime S lo t Asignado (y nuacutemero de t ime slots en los que se divide cada canal radio) bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas TDMA-FDMA son el S S M (Global System f o r Mobi le Communications) y el iexclDEN (Nex te l )

T D M A

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Coacutedigo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un determinado coacutedigo que ident i f i ca a un determinado canal de usuario Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el coacutedigo asignado

Esta teacutecnica se puede usar sola o en combinacioacuten con el FDMA o el TDMA Los canales de usario t ienen las las siguientes caracteriacutesticas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullCoacutedigo de usuario asignado bullVelocidad del Coacutedigo Asignado bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas CDMA son I S 9 5 o CDMAOne WCDMA (3SSM) I S 2 0 0 0

C D M A

Teacutecnicas de Duplexaje

d o w n l i n k

Dado que la comunicacioacuten en las redes telefoacutenicas inalaacutembricas es ful l duacuteplex se requiere canalizar las sentildeales hacia y desde el usuario a la rez en forma simultaacutenea para esto se usan teacutecnicas de duplexaje Se requiere el uso de dos canales uno ascendente (uplink o upstream) y otro descendente (downlink o downstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

i lempo F r e q u e n c v

U p s t r e a m S e p a r a t i o n x M H z D o w n s t r e a m H H B i Guard

Band _ J

Chl ul Ch2 ul Chl ul Ch2 ul

Frecuencia

bullLos canales ups t ream y downst ream son separados en f recuenc ia bullLa razoacuten e n t r e los espacios de t ransmis ioacuten y recepcioacuten del moacutevil es f i j o para voz t i m ien t ras que para datos es var iable por e jemplo 2313 bullFDD requiere una banda de guarda e n t r e las sub-bandas upst ream y downst ream bullLa mayoriacutea de tecnologiacuteas celulares usan es ta teacutecn ica para separar los f l u j os de upst ream y downst ream Ejemplo CDMA GSM I S - 1 3 6 AMPS iexclDEN

up l i nk

IS-136 IS-95 A B IDEN GSM

FDMA-TDMA FDMA-CDMA FDMA-TDMA FDMA-TDMA

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Esparcimiento de portadora o canal 125Mhz

Esparcimiento de portadora o canal 25Khz

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 64 conversaciones por canal

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 16 conversaciones por Canal

No permite TX de Datos Permite TX de Datos hasta 64kbps

Permite TX de Datos hasta 96kbps

Permite TX de Datos hasta 576kbps

No existe generacioacuten 25 Existe generacioacuten 25 No existe generacioacuten 25 Existe Generacioacuten 25 (GPRS)

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Migracioacuten a IS 2000

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Evolucioacuten a EDGE y 3GSM (WCDMA)

Duplexaje por Divisioacuten de Tiempo (TDD)

Tiempo

Chld Chl di Chl ul I Ch2ul

Frecuencia

Esta teacutecnica separa los f lujos upstream y downstream en el tiempo es decir que ambas sentildeales utilizan la misma frecuencia pero en di ferente intervalo temporal La informacioacuten es transmitida en una direccioacuten (pEj Downstream) luego de una corta zertaro de guarda (tiacutepicamente entr 50 a 200 microsegundos se trasnsmite en la otra direccioacuten (pEj Upstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

OSIPTtL

Teacutecnicas de Acceso Muacuteltiple y Duplexaje

Maacutetale 1

Base Stafion

Muchos usuarios de servicios inalaacutembricos en general quieren comunicarse a la vez en un aacuterea geograacutefica comuacuten

Se tiene ademaacutes un recurso f i jo y restringido para canalizar las comunicaciones Espectro Radioeleacutectrico asignado (Banda de frecuencias en uso)

La solucioacuten es la utilizacioacuten de teacutecnicas de asignacioacuten de recursos radioeleacutectricos y loacutegicos que permitan accesar a muacuteltiples usuarios a la vez y hacer uso tambieacuten de la reutilizacioacuten de los recursos radio Estas teacutecnicas se denominan Tecnologiacuteas de Acceso Muacuteltiple

iquestQueacute es Acceso Muacuteltiple

Mobile 2

Mobile 3

iquestQueacute es Acceso Muacuteltiple

Existen las siguientes teacutecnicas de acceso muacuteltiple

bullFDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencias bullTDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Tiempo bullCDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo bullSDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Espacio

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Frecuencias permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una una determinada f recuenc ia que ident i f i ca a un determinado canal de radio Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con la frecuencia asignada

Dicho Canal t iene las siguientes caracteriacutesticas bull Ancho de Banda f i j o Ej 30 KHz bull Esquema de Modulacioacuten determinado Ej QPSK bull I den t i f i cac i oacuten del canal en el espect ro Nuacutemero de canal dent ro del espectro radio Ej ARFCN 512 (ciJuy^ bull I den t i f i cac i oacuten del canal en la red Iden t i f i cac ioacuten de la radiobase a la que pertenece E j S A T 1 2

Ejemplo de un sistema FDMA puro es el AMPS (Analogic Mobi le Phone System)

Asimismo se puede tener combinaciones de dichas teacutecnicas para lograr una mayor eficiencia como por ejemplo

FDMA-CDMA -raquo Usado por el sistema IS -95 IS-2000 FDMA-TDMA -gt Usado por el sistema GSM SDMA-FDMA-CDMA -gt Usado por el sistema Globalstar

FDMA

7

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Tiempo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un espacio de t iempo determinado ( t ime s lo t ) que ident i f i ca a un determinado canal Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el time slot

Esta teacutecnica se usa siempre en combinacioacuten con el FDMA lo que implica que los canales de usario tengan las las siguientes caracter iacutes t icas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullTime S lo t Asignado (y nuacutemero de t ime slots en los que se divide cada canal radio) bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas TDMA-FDMA son el S S M (Global System f o r Mobi le Communications) y el iexclDEN (Nex te l )

T D M A

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Coacutedigo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un determinado coacutedigo que ident i f i ca a un determinado canal de usuario Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el coacutedigo asignado

Esta teacutecnica se puede usar sola o en combinacioacuten con el FDMA o el TDMA Los canales de usario t ienen las las siguientes caracteriacutesticas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullCoacutedigo de usuario asignado bullVelocidad del Coacutedigo Asignado bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas CDMA son I S 9 5 o CDMAOne WCDMA (3SSM) I S 2 0 0 0

C D M A

Teacutecnicas de Duplexaje

d o w n l i n k

Dado que la comunicacioacuten en las redes telefoacutenicas inalaacutembricas es ful l duacuteplex se requiere canalizar las sentildeales hacia y desde el usuario a la rez en forma simultaacutenea para esto se usan teacutecnicas de duplexaje Se requiere el uso de dos canales uno ascendente (uplink o upstream) y otro descendente (downlink o downstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

i lempo F r e q u e n c v

U p s t r e a m S e p a r a t i o n x M H z D o w n s t r e a m H H B i Guard

Band _ J

Chl ul Ch2 ul Chl ul Ch2 ul

Frecuencia

bullLos canales ups t ream y downst ream son separados en f recuenc ia bullLa razoacuten e n t r e los espacios de t ransmis ioacuten y recepcioacuten del moacutevil es f i j o para voz t i m ien t ras que para datos es var iable por e jemplo 2313 bullFDD requiere una banda de guarda e n t r e las sub-bandas upst ream y downst ream bullLa mayoriacutea de tecnologiacuteas celulares usan es ta teacutecn ica para separar los f l u j os de upst ream y downst ream Ejemplo CDMA GSM I S - 1 3 6 AMPS iexclDEN

up l i nk

IS-136 IS-95 A B IDEN GSM

FDMA-TDMA FDMA-CDMA FDMA-TDMA FDMA-TDMA

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Esparcimiento de portadora o canal 125Mhz

Esparcimiento de portadora o canal 25Khz

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 64 conversaciones por canal

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 16 conversaciones por Canal

No permite TX de Datos Permite TX de Datos hasta 64kbps

Permite TX de Datos hasta 96kbps

Permite TX de Datos hasta 576kbps

No existe generacioacuten 25 Existe generacioacuten 25 No existe generacioacuten 25 Existe Generacioacuten 25 (GPRS)

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Migracioacuten a IS 2000

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Evolucioacuten a EDGE y 3GSM (WCDMA)

Duplexaje por Divisioacuten de Tiempo (TDD)

Tiempo

Chld Chl di Chl ul I Ch2ul

Frecuencia

Esta teacutecnica separa los f lujos upstream y downstream en el tiempo es decir que ambas sentildeales utilizan la misma frecuencia pero en di ferente intervalo temporal La informacioacuten es transmitida en una direccioacuten (pEj Downstream) luego de una corta zertaro de guarda (tiacutepicamente entr 50 a 200 microsegundos se trasnsmite en la otra direccioacuten (pEj Upstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

iquestQueacute es Acceso Muacuteltiple

Existen las siguientes teacutecnicas de acceso muacuteltiple

bullFDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Frecuencias bullTDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Tiempo bullCDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo bullSDMA -gt Acceso Muacuteltiple por Divisioacuten de Espacio

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Frecuencias permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una una determinada f recuenc ia que ident i f i ca a un determinado canal de radio Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con la frecuencia asignada

Dicho Canal t iene las siguientes caracteriacutesticas bull Ancho de Banda f i j o Ej 30 KHz bull Esquema de Modulacioacuten determinado Ej QPSK bull I den t i f i cac i oacuten del canal en el espect ro Nuacutemero de canal dent ro del espectro radio Ej ARFCN 512 (ciJuy^ bull I den t i f i cac i oacuten del canal en la red Iden t i f i cac ioacuten de la radiobase a la que pertenece E j S A T 1 2

Ejemplo de un sistema FDMA puro es el AMPS (Analogic Mobi le Phone System)

Asimismo se puede tener combinaciones de dichas teacutecnicas para lograr una mayor eficiencia como por ejemplo

FDMA-CDMA -raquo Usado por el sistema IS -95 IS-2000 FDMA-TDMA -gt Usado por el sistema GSM SDMA-FDMA-CDMA -gt Usado por el sistema Globalstar

FDMA

7

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Tiempo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un espacio de t iempo determinado ( t ime s lo t ) que ident i f i ca a un determinado canal Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el time slot

Esta teacutecnica se usa siempre en combinacioacuten con el FDMA lo que implica que los canales de usario tengan las las siguientes caracter iacutes t icas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullTime S lo t Asignado (y nuacutemero de t ime slots en los que se divide cada canal radio) bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas TDMA-FDMA son el S S M (Global System f o r Mobi le Communications) y el iexclDEN (Nex te l )

T D M A

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Coacutedigo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un determinado coacutedigo que ident i f i ca a un determinado canal de usuario Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el coacutedigo asignado

Esta teacutecnica se puede usar sola o en combinacioacuten con el FDMA o el TDMA Los canales de usario t ienen las las siguientes caracteriacutesticas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullCoacutedigo de usuario asignado bullVelocidad del Coacutedigo Asignado bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas CDMA son I S 9 5 o CDMAOne WCDMA (3SSM) I S 2 0 0 0

C D M A

Teacutecnicas de Duplexaje

d o w n l i n k

Dado que la comunicacioacuten en las redes telefoacutenicas inalaacutembricas es ful l duacuteplex se requiere canalizar las sentildeales hacia y desde el usuario a la rez en forma simultaacutenea para esto se usan teacutecnicas de duplexaje Se requiere el uso de dos canales uno ascendente (uplink o upstream) y otro descendente (downlink o downstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

i lempo F r e q u e n c v

U p s t r e a m S e p a r a t i o n x M H z D o w n s t r e a m H H B i Guard

Band _ J

Chl ul Ch2 ul Chl ul Ch2 ul

Frecuencia

bullLos canales ups t ream y downst ream son separados en f recuenc ia bullLa razoacuten e n t r e los espacios de t ransmis ioacuten y recepcioacuten del moacutevil es f i j o para voz t i m ien t ras que para datos es var iable por e jemplo 2313 bullFDD requiere una banda de guarda e n t r e las sub-bandas upst ream y downst ream bullLa mayoriacutea de tecnologiacuteas celulares usan es ta teacutecn ica para separar los f l u j os de upst ream y downst ream Ejemplo CDMA GSM I S - 1 3 6 AMPS iexclDEN

up l i nk

IS-136 IS-95 A B IDEN GSM

FDMA-TDMA FDMA-CDMA FDMA-TDMA FDMA-TDMA

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Esparcimiento de portadora o canal 125Mhz

Esparcimiento de portadora o canal 25Khz

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 64 conversaciones por canal

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 16 conversaciones por Canal

No permite TX de Datos Permite TX de Datos hasta 64kbps

Permite TX de Datos hasta 96kbps

Permite TX de Datos hasta 576kbps

No existe generacioacuten 25 Existe generacioacuten 25 No existe generacioacuten 25 Existe Generacioacuten 25 (GPRS)

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Migracioacuten a IS 2000

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Evolucioacuten a EDGE y 3GSM (WCDMA)

Duplexaje por Divisioacuten de Tiempo (TDD)

Tiempo

Chld Chl di Chl ul I Ch2ul

Frecuencia

Esta teacutecnica separa los f lujos upstream y downstream en el tiempo es decir que ambas sentildeales utilizan la misma frecuencia pero en di ferente intervalo temporal La informacioacuten es transmitida en una direccioacuten (pEj Downstream) luego de una corta zertaro de guarda (tiacutepicamente entr 50 a 200 microsegundos se trasnsmite en la otra direccioacuten (pEj Upstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

7

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Tiempo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un espacio de t iempo determinado ( t ime s lo t ) que ident i f i ca a un determinado canal Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el time slot

Esta teacutecnica se usa siempre en combinacioacuten con el FDMA lo que implica que los canales de usario tengan las las siguientes caracter iacutes t icas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullTime S lo t Asignado (y nuacutemero de t ime slots en los que se divide cada canal radio) bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas TDMA-FDMA son el S S M (Global System f o r Mobi le Communications) y el iexclDEN (Nex te l )

T D M A

La Teacutecnica de Acceso Muacutel t ip le por Divisioacuten de Coacutedigo permi te canalizar d i f e ren tes comunicaciones asignando a cada una un determinado coacutedigo que ident i f i ca a un determinado canal de usuario Es decir que la diferenciacioacuten entre un canal y otro se hace con el coacutedigo asignado

Esta teacutecnica se puede usar sola o en combinacioacuten con el FDMA o el TDMA Los canales de usario t ienen las las siguientes caracteriacutesticas bullAncho de Banda de canal radio bullEsquema de Modulacioacuten determinado bullCoacutedigo de usuario asignado bullVelocidad del Coacutedigo Asignado bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en el espect ro bull Iden t i f i cac ioacuten del canal en la red

Ejemplo de sistemas CDMA son I S 9 5 o CDMAOne WCDMA (3SSM) I S 2 0 0 0

C D M A

Teacutecnicas de Duplexaje

d o w n l i n k

Dado que la comunicacioacuten en las redes telefoacutenicas inalaacutembricas es ful l duacuteplex se requiere canalizar las sentildeales hacia y desde el usuario a la rez en forma simultaacutenea para esto se usan teacutecnicas de duplexaje Se requiere el uso de dos canales uno ascendente (uplink o upstream) y otro descendente (downlink o downstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

i lempo F r e q u e n c v

U p s t r e a m S e p a r a t i o n x M H z D o w n s t r e a m H H B i Guard

Band _ J

Chl ul Ch2 ul Chl ul Ch2 ul

Frecuencia

bullLos canales ups t ream y downst ream son separados en f recuenc ia bullLa razoacuten e n t r e los espacios de t ransmis ioacuten y recepcioacuten del moacutevil es f i j o para voz t i m ien t ras que para datos es var iable por e jemplo 2313 bullFDD requiere una banda de guarda e n t r e las sub-bandas upst ream y downst ream bullLa mayoriacutea de tecnologiacuteas celulares usan es ta teacutecn ica para separar los f l u j os de upst ream y downst ream Ejemplo CDMA GSM I S - 1 3 6 AMPS iexclDEN

up l i nk

IS-136 IS-95 A B IDEN GSM

FDMA-TDMA FDMA-CDMA FDMA-TDMA FDMA-TDMA

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Esparcimiento de portadora o canal 125Mhz

Esparcimiento de portadora o canal 25Khz

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 64 conversaciones por canal

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 16 conversaciones por Canal

No permite TX de Datos Permite TX de Datos hasta 64kbps

Permite TX de Datos hasta 96kbps

Permite TX de Datos hasta 576kbps

No existe generacioacuten 25 Existe generacioacuten 25 No existe generacioacuten 25 Existe Generacioacuten 25 (GPRS)

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Migracioacuten a IS 2000

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Evolucioacuten a EDGE y 3GSM (WCDMA)

Duplexaje por Divisioacuten de Tiempo (TDD)

Tiempo

Chld Chl di Chl ul I Ch2ul

Frecuencia

Esta teacutecnica separa los f lujos upstream y downstream en el tiempo es decir que ambas sentildeales utilizan la misma frecuencia pero en di ferente intervalo temporal La informacioacuten es transmitida en una direccioacuten (pEj Downstream) luego de una corta zertaro de guarda (tiacutepicamente entr 50 a 200 microsegundos se trasnsmite en la otra direccioacuten (pEj Upstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

Teacutecnicas de Duplexaje

d o w n l i n k

Dado que la comunicacioacuten en las redes telefoacutenicas inalaacutembricas es ful l duacuteplex se requiere canalizar las sentildeales hacia y desde el usuario a la rez en forma simultaacutenea para esto se usan teacutecnicas de duplexaje Se requiere el uso de dos canales uno ascendente (uplink o upstream) y otro descendente (downlink o downstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

i lempo F r e q u e n c v

U p s t r e a m S e p a r a t i o n x M H z D o w n s t r e a m H H B i Guard

Band _ J

Chl ul Ch2 ul Chl ul Ch2 ul

Frecuencia

bullLos canales ups t ream y downst ream son separados en f recuenc ia bullLa razoacuten e n t r e los espacios de t ransmis ioacuten y recepcioacuten del moacutevil es f i j o para voz t i m ien t ras que para datos es var iable por e jemplo 2313 bullFDD requiere una banda de guarda e n t r e las sub-bandas upst ream y downst ream bullLa mayoriacutea de tecnologiacuteas celulares usan es ta teacutecn ica para separar los f l u j os de upst ream y downst ream Ejemplo CDMA GSM I S - 1 3 6 AMPS iexclDEN

up l i nk

IS-136 IS-95 A B IDEN GSM

FDMA-TDMA FDMA-CDMA FDMA-TDMA FDMA-TDMA

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Esparcimiento de portadora o canal 125Mhz

Esparcimiento de portadora o canal 25Khz

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 64 conversaciones por canal

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 16 conversaciones por Canal

No permite TX de Datos Permite TX de Datos hasta 64kbps

Permite TX de Datos hasta 96kbps

Permite TX de Datos hasta 576kbps

No existe generacioacuten 25 Existe generacioacuten 25 No existe generacioacuten 25 Existe Generacioacuten 25 (GPRS)

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Migracioacuten a IS 2000

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Evolucioacuten a EDGE y 3GSM (WCDMA)

Duplexaje por Divisioacuten de Tiempo (TDD)

Tiempo

Chld Chl di Chl ul I Ch2ul

Frecuencia

Esta teacutecnica separa los f lujos upstream y downstream en el tiempo es decir que ambas sentildeales utilizan la misma frecuencia pero en di ferente intervalo temporal La informacioacuten es transmitida en una direccioacuten (pEj Downstream) luego de una corta zertaro de guarda (tiacutepicamente entr 50 a 200 microsegundos se trasnsmite en la otra direccioacuten (pEj Upstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

IS-136 IS-95 A B IDEN GSM

FDMA-TDMA FDMA-CDMA FDMA-TDMA FDMA-TDMA

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Esparcimiento de portadora o canal 125Mhz

Esparcimiento de portadora o canal 25Khz

Esparcimiento de portadora o canal 30Khz

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 64 conversaciones por canal

Hasta 6 conversaciones por canal

Hasta 16 conversaciones por Canal

No permite TX de Datos Permite TX de Datos hasta 64kbps

Permite TX de Datos hasta 96kbps

Permite TX de Datos hasta 576kbps

No existe generacioacuten 25 Existe generacioacuten 25 No existe generacioacuten 25 Existe Generacioacuten 25 (GPRS)

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Migracioacuten a IS 2000

No existe 3ra Generacioacuten Existe 3G Evolucioacuten a EDGE y 3GSM (WCDMA)

Duplexaje por Divisioacuten de Tiempo (TDD)

Tiempo

Chld Chl di Chl ul I Ch2ul

Frecuencia

Esta teacutecnica separa los f lujos upstream y downstream en el tiempo es decir que ambas sentildeales utilizan la misma frecuencia pero en di ferente intervalo temporal La informacioacuten es transmitida en una direccioacuten (pEj Downstream) luego de una corta zertaro de guarda (tiacutepicamente entr 50 a 200 microsegundos se trasnsmite en la otra direccioacuten (pEj Upstream)

Duplexaje por Divisioacuten de Frecuencias (FDD)

Duplexaje por Divisioacuten de Tiempo (TDD)

0 ^ iacute t a l Cgt iexcl r i l ess T e U p h iacute iacute n t iacute s

S ia oda gt ct ( i ( 1 bull

( i r r i t e s l e le p i l o n e 2

U n 1

D i g i t a l C n b s n e c d C o n f i e s l e l e p h i i n e

P U S

P c n t i raquo n a l R a o d j ) hiexcl rn Sys te 111

Mobite Frequency

Range (MHz) CT2+ 944948

8 8 0 - raquo 0 0

Muacuteltiple Access

M e t h o d

1 D M A i D M T D M A iacute F D M T D M A F D M

Duacuteplex Me thod T D D T D D T D D

N i m b e r o f Cha ntse fe 40 10

( C userschane)

300

(4 userechanneiacute)

ChanneISpacing 0 0 kHz L728 M H z 300 kHz

M o d u l a l b n GFSK

(05 GaussianFi l ter)

G F S K

(05 Gaussian Fiiacuteter) ituuml D Q P S K

Channel Bit Rate 72 kbs 1152 Mbs 384 kbs

13 Generaciones de los sistemas celulares

OSIPTCL

Primera Generacioacuten IacuteG

I r standar Frecuencia de Tx del Moacutevil (MHz)

Frecuencia de Tx de la Estacioacuten

(MHz)

Espaciamiento de canales

(MHz) Nuacutemero de

canales Regioacuten I r |AMPS 824-849 869-894 30 832 Las Ameacutericas ITACS 890-915 935-960 25 1000 Europa ETACS 872-905 817-950 25 1240 Reino Unido MT 450 453-457 463-4675 25 180 Europa MT 900 890-915 935-960 125 1999 Europa

i C-450 450-45574 460-46574 10 573 Alemania Portugal - RTMS 450-455 460-465 25 200 Italia

ooom 2000 1925-1995 2155-2335 1652-1684 4148-418

2005-2075 2075-2155 1698-173 4248-428

125 560 640 256 256

Fancia

NTT 925-940 915-918 122-125

870-885 860-8635 867-870

25625 625 625

6002400 560 480

Japoacuten

S N T A C S 915-925 898-901

9185-922

860-870 843-846

8635 867

25125 25235

125

400800 120240

280 Japoacuten

Los sistemas de primera generacioacuten son sistemas usados para voz Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Analoacutegica de la Voz en interfase aire

bullUso de teacutecnica de acceso muacuteltiple FDMA

bullAlto consumo de bateriacutea del moacutevil

bullBaja eficiencia espectral asiacute como baja robustez en cuanto a la interferencia

Segunda Generacioacuten 2G GSM900 Europe

IS-54 USA

IS-95 (USA-CDMA)

CT-2 Europe

Asia

CT3 DCT900 Sweden

DECT Europe

Primary Use Digital Cellular

Digital Cellular

Digital Cellular

Digital Cordless

Digital Cordless

Cordless cellular

Frequency (MHz) Handset Base-station

890 - 915 935 - 969

824 - 849 869 - 894

824 - 849 869 - 894

864 - 868 864 - 868

862 - 866 862 - 866

1800-1900 1800-1900

Peak Averaae Power (mW) 1000125 600200 600 105 805 25010 Power Control Mobuumle Base

Yes (Slow) 2dB steps

Yes Yes

Yes Yes

No No

No No

No No

Multi-Access TDMA FDMA

TDMA FDMA

CDMA (DS) FDMA

FDMA TDMA FDMA

TDMA FDMA

Duplexing FDD FDD FDD TDD TDD TDD

Modulation GMSK Jl4 DQPSK

BPSK QPSK GFSK GFSK GFSK

Frame Duration (ms)

4615 40 20 2 16 10 Channel Spacing iacutekHz) 200 30 1250 100 1000 1728

Los sistemas de segunda generacioacuten son sistemas usados mayormente para voz (modo circuito) con algunas aplicaciones de datos a baja velocidad Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Digital de la Voz en interfase aire Usan algoritmos como VSELP para dichos codees

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple como TDMA y CDMA

bullEficiencia hasta 20 veces superior que la IG en teacuterminos de capacidad y uso de espectro

bullVelocidad de transmisioacuten de datos baja (hasta 14kbps x usuario)

Generacioacuten 25G

Los sistemas de Generacioacuten 25 son aquellos usados para voz (modo circuito) y datos a media velocidad (modo paquete) Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Digital de la Voz en interfase aire Usan algoritmos como VSELP para dichos codees

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple como TDMA y CDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos de hasta 64kbps por usuario

bullUsan teacutecnicas de packet switched para las transacciones de transmisioacuten de datos lo que permite una alta eficiencia de uso de recursos en las interfases respectivas

Los sistemas de Tercera Generacioacuten son aquellos usados para voz (modo circuito y paquete) y datos a alta velocidad (modo paquete) Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Digital de la Voz en interfase aire Se puede usar VoIP

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple como TDMA y CDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos desde 384kbps (alta movilidad) hasta 2Mbps (baja movilidad) por usuario

bullUsan teacutecnicas de packet switched para las transacciones de transmisioacuten de datos y voz

Tercera Generacioacuten 3G

Cuarta Generacioacuten - 4G

Los sistemas de Cuarta Generacioacuten se plantean para cubrir tasas de transmisioacuten de datos muy altas Se caracterizan por

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple OFDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos desde IMbps hasta lOOMbps por usuario

bullSe tienen 2 tecnologiacuteas LTE y WiMAXe

Evolucioacuten de 2G a 3(5

Soyrce Adapbd f-om OSA Glcocl moble Suophcrs Assoddior

TDMA

GSM

PDC

COMA20O0 tX

GPRS

EDGE

WCDIWA

1XEV

Evolution of mobile systems to 3G

P l i raquo r 1 mdash Wmm 1copy laquo 3 copy

G S M

Evolucioacuten de la rama 3GPP

T h e p a t h s t o 3 G P P t e c h n o l o g i e s

E D G E

Votos amp low-speed data

Circuit Switched

G P R S

Voice S rnedium-speed data

Packet Switched

MT-2000 W - C D M A f a m y

DS TC

FDD TDD High

Low (aka TD-SCDMA)

Voice amp higb-speed data

iP (option)

Paths from other wchnoiogies eg iexclS-138 PDC

Evolucioacuten de la rama 3ampPP2

IacuteS-9SA - Vtrfee - Data up to 144 kbps

IS-95B - Voice - Data up to 1 iacute 5 kbps ( DMA2D00 1X - 2X Voice Capacitv - Data up to 307 kbps on a single carrier - IV11-200copy Compliant

IxEV-DO - Optimtzed high laquopeed data up to 24 Mbps on a single carrier - IMT-2000 Compliant

lxEV-DV - ftttegrated Voice and Data with Downlink rites up to 48 Mbps

2-Panorama del Mercado de Tecnologiacuteas

Mercado mundial de suscriptores celulares

September 2009

GSM-UMTS-HSPA 895

4 bil l ion subscnptions mam

GSM

8 0 1 1

35 Bil l ion Subscriptions

414 Mi l l ion UMTS-HSPA subscriptions

935

CDMA 983

435 Mi l l ion Subscriptions

Source Informa Telecoms amp Media vVCIS-f September 2009

Analograquo iexclDEN POC TD-SCDMA TDMA 071

31 MilllofiSubscripttorraquo

QSIPTEL

OSIPTEL

Distribucioacuten de Suscriptores por continente World Cellular

Subscription Distribution September 2009 44 Billion Subscriptions

Worltiacutewide

Asia Pacific

latiacuten JMlHUraquolB

Affita

North America

68 bull 3 0 1 M iHJon

bull ^ 111

Latiacuten America ^ 493MiHon

Western Europe

573 Mufloacuten

Eastern Europe 107 476 Million

Asta Pacific 445

197 Billion ltk

Africa 98

432 Million

Miacuteddle East 40

179 Million

Source informa Telecorm Si Media WCIS+ September 2 009

OSIPTCL

Crecimiento de Suscriptores Celulares 2008-2009

4 4 B i l l i o n S u b s c r i p t i o n s - S e p t e m b e r 2 0 0 9

620 Mi l l ion New Subscriptions Woridwide

GSM

U Sep-08

o Sep-09

+ 145 Mi l l ion + 32 Mil l ion

UumlMTS-HSPA CDMA

Source informa Telecoms amp Media WCIS+ September 2009 www3gamerigasori

USCanada

3 C

2

1 2 9-o

-poundiexcl

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

+ 453 Mil l ion

15

Groivth

54

8 Annuaacutef

Primera Generacioacuten IacuteG

I r standar Frecuencia de Tx del Moacutevil (MHz)

Frecuencia de Tx de la Estacioacuten

(MHz)

Espaciamiento de canales

(MHz) Nuacutemero de

canales Regioacuten I r |AMPS 824-849 869-894 30 832 Las Ameacutericas ITACS 890-915 935-960 25 1000 Europa ETACS 872-905 817-950 25 1240 Reino Unido MT 450 453-457 463-4675 25 180 Europa MT 900 890-915 935-960 125 1999 Europa

i C-450 450-45574 460-46574 10 573 Alemania Portugal - RTMS 450-455 460-465 25 200 Italia

ooom 2000 1925-1995 2155-2335 1652-1684 4148-418

2005-2075 2075-2155 1698-173 4248-428

125 560 640 256 256

Fancia

NTT 925-940 915-918 122-125

870-885 860-8635 867-870

25625 625 625

6002400 560 480

Japoacuten

S N T A C S 915-925 898-901

9185-922

860-870 843-846

8635 867

25125 25235

125

400800 120240

280 Japoacuten

Los sistemas de primera generacioacuten son sistemas usados para voz Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Analoacutegica de la Voz en interfase aire

bullUso de teacutecnica de acceso muacuteltiple FDMA

bullAlto consumo de bateriacutea del moacutevil

bullBaja eficiencia espectral asiacute como baja robustez en cuanto a la interferencia

Segunda Generacioacuten 2G GSM900 Europe

IS-54 USA

IS-95 (USA-CDMA)

CT-2 Europe

Asia

CT3 DCT900 Sweden

DECT Europe

Primary Use Digital Cellular

Digital Cellular

Digital Cellular

Digital Cordless

Digital Cordless

Cordless cellular

Frequency (MHz) Handset Base-station

890 - 915 935 - 969

824 - 849 869 - 894

824 - 849 869 - 894

864 - 868 864 - 868

862 - 866 862 - 866

1800-1900 1800-1900

Peak Averaae Power (mW) 1000125 600200 600 105 805 25010 Power Control Mobuumle Base

Yes (Slow) 2dB steps

Yes Yes

Yes Yes

No No

No No

No No

Multi-Access TDMA FDMA

TDMA FDMA

CDMA (DS) FDMA

FDMA TDMA FDMA

TDMA FDMA

Duplexing FDD FDD FDD TDD TDD TDD

Modulation GMSK Jl4 DQPSK

BPSK QPSK GFSK GFSK GFSK

Frame Duration (ms)

4615 40 20 2 16 10 Channel Spacing iacutekHz) 200 30 1250 100 1000 1728

Los sistemas de segunda generacioacuten son sistemas usados mayormente para voz (modo circuito) con algunas aplicaciones de datos a baja velocidad Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Digital de la Voz en interfase aire Usan algoritmos como VSELP para dichos codees

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple como TDMA y CDMA

bullEficiencia hasta 20 veces superior que la IG en teacuterminos de capacidad y uso de espectro

bullVelocidad de transmisioacuten de datos baja (hasta 14kbps x usuario)

Generacioacuten 25G

Los sistemas de Generacioacuten 25 son aquellos usados para voz (modo circuito) y datos a media velocidad (modo paquete) Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Digital de la Voz en interfase aire Usan algoritmos como VSELP para dichos codees

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple como TDMA y CDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos de hasta 64kbps por usuario

bullUsan teacutecnicas de packet switched para las transacciones de transmisioacuten de datos lo que permite una alta eficiencia de uso de recursos en las interfases respectivas

Los sistemas de Tercera Generacioacuten son aquellos usados para voz (modo circuito y paquete) y datos a alta velocidad (modo paquete) Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Digital de la Voz en interfase aire Se puede usar VoIP

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple como TDMA y CDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos desde 384kbps (alta movilidad) hasta 2Mbps (baja movilidad) por usuario

bullUsan teacutecnicas de packet switched para las transacciones de transmisioacuten de datos y voz

Tercera Generacioacuten 3G

Cuarta Generacioacuten - 4G

Los sistemas de Cuarta Generacioacuten se plantean para cubrir tasas de transmisioacuten de datos muy altas Se caracterizan por

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple OFDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos desde IMbps hasta lOOMbps por usuario

bullSe tienen 2 tecnologiacuteas LTE y WiMAXe

Evolucioacuten de 2G a 3(5

Soyrce Adapbd f-om OSA Glcocl moble Suophcrs Assoddior

TDMA

GSM

PDC

COMA20O0 tX

GPRS

EDGE

WCDIWA

1XEV

Evolution of mobile systems to 3G

P l i raquo r 1 mdash Wmm 1copy laquo 3 copy

G S M

Evolucioacuten de la rama 3GPP

T h e p a t h s t o 3 G P P t e c h n o l o g i e s

E D G E

Votos amp low-speed data

Circuit Switched

G P R S

Voice S rnedium-speed data

Packet Switched

MT-2000 W - C D M A f a m y

DS TC

FDD TDD High

Low (aka TD-SCDMA)

Voice amp higb-speed data

iP (option)

Paths from other wchnoiogies eg iexclS-138 PDC

Evolucioacuten de la rama 3ampPP2

IacuteS-9SA - Vtrfee - Data up to 144 kbps

IS-95B - Voice - Data up to 1 iacute 5 kbps ( DMA2D00 1X - 2X Voice Capacitv - Data up to 307 kbps on a single carrier - IV11-200copy Compliant

IxEV-DO - Optimtzed high laquopeed data up to 24 Mbps on a single carrier - IMT-2000 Compliant

lxEV-DV - ftttegrated Voice and Data with Downlink rites up to 48 Mbps

2-Panorama del Mercado de Tecnologiacuteas

Mercado mundial de suscriptores celulares

September 2009

GSM-UMTS-HSPA 895

4 bil l ion subscnptions mam

GSM

8 0 1 1

35 Bil l ion Subscriptions

414 Mi l l ion UMTS-HSPA subscriptions

935

CDMA 983

435 Mi l l ion Subscriptions

Source Informa Telecoms amp Media vVCIS-f September 2009

Analograquo iexclDEN POC TD-SCDMA TDMA 071

31 MilllofiSubscripttorraquo

QSIPTEL

OSIPTEL

Distribucioacuten de Suscriptores por continente World Cellular

Subscription Distribution September 2009 44 Billion Subscriptions

Worltiacutewide

Asia Pacific

latiacuten JMlHUraquolB

Affita

North America

68 bull 3 0 1 M iHJon

bull ^ 111

Latiacuten America ^ 493MiHon

Western Europe

573 Mufloacuten

Eastern Europe 107 476 Million

Asta Pacific 445

197 Billion ltk

Africa 98

432 Million

Miacuteddle East 40

179 Million

Source informa Telecorm Si Media WCIS+ September 2 009

OSIPTCL

Crecimiento de Suscriptores Celulares 2008-2009

4 4 B i l l i o n S u b s c r i p t i o n s - S e p t e m b e r 2 0 0 9

620 Mi l l ion New Subscriptions Woridwide

GSM

U Sep-08

o Sep-09

+ 145 Mi l l ion + 32 Mil l ion

UumlMTS-HSPA CDMA

Source informa Telecoms amp Media WCIS+ September 2009 www3gamerigasori

USCanada

3 C

2

1 2 9-o

-poundiexcl

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

+ 453 Mil l ion

15

Groivth

54

8 Annuaacutef

Generacioacuten 25G

Los sistemas de Generacioacuten 25 son aquellos usados para voz (modo circuito) y datos a media velocidad (modo paquete) Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Digital de la Voz en interfase aire Usan algoritmos como VSELP para dichos codees

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple como TDMA y CDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos de hasta 64kbps por usuario

bullUsan teacutecnicas de packet switched para las transacciones de transmisioacuten de datos lo que permite una alta eficiencia de uso de recursos en las interfases respectivas

Los sistemas de Tercera Generacioacuten son aquellos usados para voz (modo circuito y paquete) y datos a alta velocidad (modo paquete) Se caracterizan por

bullCodificacioacuten Digital de la Voz en interfase aire Se puede usar VoIP

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple como TDMA y CDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos desde 384kbps (alta movilidad) hasta 2Mbps (baja movilidad) por usuario

bullUsan teacutecnicas de packet switched para las transacciones de transmisioacuten de datos y voz

Tercera Generacioacuten 3G

Cuarta Generacioacuten - 4G

Los sistemas de Cuarta Generacioacuten se plantean para cubrir tasas de transmisioacuten de datos muy altas Se caracterizan por

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple OFDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos desde IMbps hasta lOOMbps por usuario

bullSe tienen 2 tecnologiacuteas LTE y WiMAXe

Evolucioacuten de 2G a 3(5

Soyrce Adapbd f-om OSA Glcocl moble Suophcrs Assoddior

TDMA

GSM

PDC

COMA20O0 tX

GPRS

EDGE

WCDIWA

1XEV

Evolution of mobile systems to 3G

P l i raquo r 1 mdash Wmm 1copy laquo 3 copy

G S M

Evolucioacuten de la rama 3GPP

T h e p a t h s t o 3 G P P t e c h n o l o g i e s

E D G E

Votos amp low-speed data

Circuit Switched

G P R S

Voice S rnedium-speed data

Packet Switched

MT-2000 W - C D M A f a m y

DS TC

FDD TDD High

Low (aka TD-SCDMA)

Voice amp higb-speed data

iP (option)

Paths from other wchnoiogies eg iexclS-138 PDC

Evolucioacuten de la rama 3ampPP2

IacuteS-9SA - Vtrfee - Data up to 144 kbps

IS-95B - Voice - Data up to 1 iacute 5 kbps ( DMA2D00 1X - 2X Voice Capacitv - Data up to 307 kbps on a single carrier - IV11-200copy Compliant

IxEV-DO - Optimtzed high laquopeed data up to 24 Mbps on a single carrier - IMT-2000 Compliant

lxEV-DV - ftttegrated Voice and Data with Downlink rites up to 48 Mbps

2-Panorama del Mercado de Tecnologiacuteas

Mercado mundial de suscriptores celulares

September 2009

GSM-UMTS-HSPA 895

4 bil l ion subscnptions mam

GSM

8 0 1 1

35 Bil l ion Subscriptions

414 Mi l l ion UMTS-HSPA subscriptions

935

CDMA 983

435 Mi l l ion Subscriptions

Source Informa Telecoms amp Media vVCIS-f September 2009

Analograquo iexclDEN POC TD-SCDMA TDMA 071

31 MilllofiSubscripttorraquo

QSIPTEL

OSIPTEL

Distribucioacuten de Suscriptores por continente World Cellular

Subscription Distribution September 2009 44 Billion Subscriptions

Worltiacutewide

Asia Pacific

latiacuten JMlHUraquolB

Affita

North America

68 bull 3 0 1 M iHJon

bull ^ 111

Latiacuten America ^ 493MiHon

Western Europe

573 Mufloacuten

Eastern Europe 107 476 Million

Asta Pacific 445

197 Billion ltk

Africa 98

432 Million

Miacuteddle East 40

179 Million

Source informa Telecorm Si Media WCIS+ September 2 009

OSIPTCL

Crecimiento de Suscriptores Celulares 2008-2009

4 4 B i l l i o n S u b s c r i p t i o n s - S e p t e m b e r 2 0 0 9

620 Mi l l ion New Subscriptions Woridwide

GSM

U Sep-08

o Sep-09

+ 145 Mi l l ion + 32 Mil l ion

UumlMTS-HSPA CDMA

Source informa Telecoms amp Media WCIS+ September 2009 www3gamerigasori

USCanada

3 C

2

1 2 9-o

-poundiexcl

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

+ 453 Mil l ion

15

Groivth

54

8 Annuaacutef

Cuarta Generacioacuten - 4G

Los sistemas de Cuarta Generacioacuten se plantean para cubrir tasas de transmisioacuten de datos muy altas Se caracterizan por

bullUso de teacutecnicas de acceso muacuteltiple OFDMA

bullTasas de transmisioacuten de datos desde IMbps hasta lOOMbps por usuario

bullSe tienen 2 tecnologiacuteas LTE y WiMAXe

Evolucioacuten de 2G a 3(5

Soyrce Adapbd f-om OSA Glcocl moble Suophcrs Assoddior

TDMA

GSM

PDC

COMA20O0 tX

GPRS

EDGE

WCDIWA

1XEV

Evolution of mobile systems to 3G

P l i raquo r 1 mdash Wmm 1copy laquo 3 copy

G S M

Evolucioacuten de la rama 3GPP

T h e p a t h s t o 3 G P P t e c h n o l o g i e s

E D G E

Votos amp low-speed data

Circuit Switched

G P R S

Voice S rnedium-speed data

Packet Switched

MT-2000 W - C D M A f a m y

DS TC

FDD TDD High

Low (aka TD-SCDMA)

Voice amp higb-speed data

iP (option)

Paths from other wchnoiogies eg iexclS-138 PDC

Evolucioacuten de la rama 3ampPP2

IacuteS-9SA - Vtrfee - Data up to 144 kbps

IS-95B - Voice - Data up to 1 iacute 5 kbps ( DMA2D00 1X - 2X Voice Capacitv - Data up to 307 kbps on a single carrier - IV11-200copy Compliant

IxEV-DO - Optimtzed high laquopeed data up to 24 Mbps on a single carrier - IMT-2000 Compliant

lxEV-DV - ftttegrated Voice and Data with Downlink rites up to 48 Mbps

2-Panorama del Mercado de Tecnologiacuteas

Mercado mundial de suscriptores celulares

September 2009

GSM-UMTS-HSPA 895

4 bil l ion subscnptions mam

GSM

8 0 1 1

35 Bil l ion Subscriptions

414 Mi l l ion UMTS-HSPA subscriptions

935

CDMA 983

435 Mi l l ion Subscriptions

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Analograquo iexclDEN POC TD-SCDMA TDMA 071

31 MilllofiSubscripttorraquo

QSIPTEL

OSIPTEL

Distribucioacuten de Suscriptores por continente World Cellular

Subscription Distribution September 2009 44 Billion Subscriptions

Worltiacutewide

Asia Pacific

latiacuten JMlHUraquolB

Affita

North America

68 bull 3 0 1 M iHJon

bull ^ 111

Latiacuten America ^ 493MiHon

Western Europe

573 Mufloacuten

Eastern Europe 107 476 Million

Asta Pacific 445

197 Billion ltk

Africa 98

432 Million

Miacuteddle East 40

179 Million

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Crecimiento de Suscriptores Celulares 2008-2009

4 4 B i l l i o n S u b s c r i p t i o n s - S e p t e m b e r 2 0 0 9

620 Mi l l ion New Subscriptions Woridwide

GSM

U Sep-08

o Sep-09

+ 145 Mi l l ion + 32 Mil l ion

UumlMTS-HSPA CDMA

Source informa Telecoms amp Media WCIS+ September 2009 www3gamerigasori

USCanada

3 C

2

1 2 9-o

-poundiexcl

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

+ 453 Mil l ion

15

Groivth

54

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G S M

Evolucioacuten de la rama 3GPP

T h e p a t h s t o 3 G P P t e c h n o l o g i e s

E D G E

Votos amp low-speed data

Circuit Switched

G P R S

Voice S rnedium-speed data

Packet Switched

MT-2000 W - C D M A f a m y

DS TC

FDD TDD High

Low (aka TD-SCDMA)

Voice amp higb-speed data

iP (option)

Paths from other wchnoiogies eg iexclS-138 PDC

Evolucioacuten de la rama 3ampPP2

IacuteS-9SA - Vtrfee - Data up to 144 kbps

IS-95B - Voice - Data up to 1 iacute 5 kbps ( DMA2D00 1X - 2X Voice Capacitv - Data up to 307 kbps on a single carrier - IV11-200copy Compliant

IxEV-DO - Optimtzed high laquopeed data up to 24 Mbps on a single carrier - IMT-2000 Compliant

lxEV-DV - ftttegrated Voice and Data with Downlink rites up to 48 Mbps

2-Panorama del Mercado de Tecnologiacuteas

Mercado mundial de suscriptores celulares

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GSM-UMTS-HSPA 895

4 bil l ion subscnptions mam

GSM

8 0 1 1

35 Bil l ion Subscriptions

414 Mi l l ion UMTS-HSPA subscriptions

935

CDMA 983

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Asia Pacific

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North America

68 bull 3 0 1 M iHJon

bull ^ 111

Latiacuten America ^ 493MiHon

Western Europe

573 Mufloacuten

Eastern Europe 107 476 Million

Asta Pacific 445

197 Billion ltk

Africa 98

432 Million

Miacuteddle East 40

179 Million

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Crecimiento de Suscriptores Celulares 2008-2009

4 4 B i l l i o n S u b s c r i p t i o n s - S e p t e m b e r 2 0 0 9

620 Mi l l ion New Subscriptions Woridwide

GSM

U Sep-08

o Sep-09

+ 145 Mi l l ion + 32 Mil l ion

UumlMTS-HSPA CDMA

Source informa Telecoms amp Media WCIS+ September 2009 www3gamerigasori

USCanada

3 C

2

1 2 9-o

-poundiexcl

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

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0

+ 453 Mil l ion

15

Groivth

54

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2-Panorama del Mercado de Tecnologiacuteas

Mercado mundial de suscriptores celulares

September 2009

GSM-UMTS-HSPA 895

4 bil l ion subscnptions mam

GSM

8 0 1 1

35 Bil l ion Subscriptions

414 Mi l l ion UMTS-HSPA subscriptions

935

CDMA 983

435 Mi l l ion Subscriptions

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Analograquo iexclDEN POC TD-SCDMA TDMA 071

31 MilllofiSubscripttorraquo

QSIPTEL

OSIPTEL

Distribucioacuten de Suscriptores por continente World Cellular

Subscription Distribution September 2009 44 Billion Subscriptions

Worltiacutewide

Asia Pacific

latiacuten JMlHUraquolB

Affita

North America

68 bull 3 0 1 M iHJon

bull ^ 111

Latiacuten America ^ 493MiHon

Western Europe

573 Mufloacuten

Eastern Europe 107 476 Million

Asta Pacific 445

197 Billion ltk

Africa 98

432 Million

Miacuteddle East 40

179 Million

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OSIPTCL

Crecimiento de Suscriptores Celulares 2008-2009

4 4 B i l l i o n S u b s c r i p t i o n s - S e p t e m b e r 2 0 0 9

620 Mi l l ion New Subscriptions Woridwide

GSM

U Sep-08

o Sep-09

+ 145 Mi l l ion + 32 Mil l ion

UumlMTS-HSPA CDMA

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USCanada

3 C

2

1 2 9-o

-poundiexcl

4000

3500

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1500

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+ 453 Mil l ion

15

Groivth

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8 Annuaacutef

Distribucioacuten de Suscriptores por continente World Cellular

Subscription Distribution September 2009 44 Billion Subscriptions

Worltiacutewide

Asia Pacific

latiacuten JMlHUraquolB

Affita

North America

68 bull 3 0 1 M iHJon

bull ^ 111

Latiacuten America ^ 493MiHon

Western Europe

573 Mufloacuten

Eastern Europe 107 476 Million

Asta Pacific 445

197 Billion ltk

Africa 98

432 Million

Miacuteddle East 40

179 Million

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OSIPTCL

Crecimiento de Suscriptores Celulares 2008-2009

4 4 B i l l i o n S u b s c r i p t i o n s - S e p t e m b e r 2 0 0 9

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GSM

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o Sep-09

+ 145 Mi l l ion + 32 Mil l ion

UumlMTS-HSPA CDMA

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USCanada

3 C

2

1 2 9-o

-poundiexcl

4000

3500

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0

+ 453 Mil l ion

15

Groivth

54

8 Annuaacutef

OSIPTIEL

Timeline UMTS- HSPA YEUMTS Subscriptions

2000 2001 2002 2003 2004

GSMIacuteUMTS handslaquot

CinguSar worWs I- widescale

HSOPA launch

NTTDoCoMo llaquounclgtraquo3 FOMA

100+UMTS Networks Irt SsrvicertMraquo

Japan launchraquo 1 M JMS-based laquolaquorvicts over 35 network

mobilkom austria worids 1 a 72 Mbps HSDPA

HSUPAIaunchflaquoraquoiraquo

1aliacuteve downlink dual carrierEDlt3E mobuumlraquo

end-iacuteo-end cali

SABEPCflive darnos plaquot)Araquoiacutelaquo

HSPA42 Mbps dsmo at CT1A2008

SourceInforma Telecom amp Media Public Announesroents

l iv t 2x2 LTE demos in 20 MHzRlaquol-8 ftmmm

LTE in FDD 8 TDD on same base stafton jsweraquo

Mobite World Congrsss taun

Uve Demos bull LTE bull IfcaSMobile VolP bull HSPA+

257 UMTS network in xarvica B laquo D S

OS I PIEL Participacioacuten tecnoloacutegica en Latinoameacuterica

Latin America Technology Growth September 2008 September 2009

CDMA 45 M 104

iexclDEN 6 M 135

TDMA 8 M 18S

[ 6SM-UMTS-H SPA iacute 44SM 908

CDMA 36 M 72

iDEN 7 M 14

TDMA 3 M 06

Source Informa Telecoms amp Media WCIS+ September 2009 www3(amlaquoricasor|

Pronostico de crecimiento por tecnologiacutea al 2014

Subscriptions bdquo 7000 o I 6000 5

Other m CDMA UGSM-HSPA

46 5000 iexcl B i l l i o n

4000 3000 2000

57 51 Billion Billion

61 Billion

1000 |

2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2

Source Informa Tclccoms amp Media WCIS+ Nov 2009

64 Billion

67 Billion M R 3 Vi

2 0 1 3 2 0 1 4

www3gamericasorg

OSIPHL Pronostico de te

32 Billion Subscriptions Worldwide

bull UMTS-HSPA HEV-DO bull Mobile WiMAX LTE UMTS-HSPA-LTE

28 Billiacuteon Subscriptions 84 of Global

TWra

528 Mi l l ion

Mobite WiMAX 8 9 Mi l l ion

LTE

128 Mil l ion

Source informa Telecoms amp Media Forecast Summary Nov 2009 www3gamericasorg

O S I P T t L

Source Informa TeJecoms amp Media WCIS+ Sept 2009 - 5 ^ - ^ www3garnericasorg

O S I P l t L

Despliegues de tecnologiacutea 3G en Latinoameacuterica 52 commercialnetworks in 24 countries

French Westlndies bull Ou tremer Telecom

Panamaacute raquo Claro raquo Movistar

Puerto Rico raquo ATampT bull Claro

A r r i b a bull SETAR

fil Salvador bull Claro bull Tigo

Dominkan Republic bull Claro laquo Oran ge

Jamaica raquo Claro bull t MM

Colombia raquo Comee MOVIacute star

Ecuador Porta Movistar

Peruacute bull C l a r o bull Movistar bull Nextel

Brazil Brasil Telecom raquo Claro CTBC Qi Sercomtel raquo TIM Brasil VtVUuml

US Virgin Islaacuten ds

bull ATampT

Pampraejuay

Ci^ro

Tigo C h i l e ErttelMoviacute Claro No vi star

Argentina laquo Claro iiacuteiexclltfecor laquo Movistar Piexcli-liexcl iiacute

Uruguay ANCEL Claro Mov star

Fuente AnunciosPubiicos Organos Reguladores e Informa Telecomsamp Media January 2010

M eacute x i c o bull Tete e l raquo Moviacute star

Beriacuteinuda bull M3WIacutereless Nicaragua

Claro

bull Digitel bull Moviacutestar Honduras

bull Claro bull Tkjo

Guatemala bull Claro bull Tino

Solivia Tigo

Costa Rica ICE

OSIPTEL Pronostico de tecnologiacuteas UMTS-HSPA al 2014

l O S I P T f l

T i m e l i n e H S P A L T E a l 2 0 1 4

YE UMTS-HSPA-LT E Subacription Estimarraquo

23 M 2 B

678 M 979 M

14B

464 M

R+8 Completa

18 LTE Launch by TeliaSonera inSweden

SNorwayitecWi

2009 1 LTE handover te st and cal IacuteMHOM

eNodeB Demos

SAE GW for LTE iexclFlaquoltw HSPA+ USB moderna

commercially available ltfb0iacute

mobifkom Austria 1 a to launch HSPA+ iexcln 2100 MHz

Teistra1ato launch HSPA in 850 MHz fm

2010 2011 2 0 1 2 2013 2014

HSPA+ smartphone become available

EGPRS-2 will enter the market

LTE Equipment available poosraquo

TIM Italy launched HSPA+ MIMO gt 23 Mbps) HuBraquoraquo

Sep-0ct2009 bull LST completas LTETDD proof oiacute Concept bull 1 a LTE SON network teettng completed (T-Mobile) bull 1 3 Uve 26 GH2 TD-LTE drive demos bull 3GPP submHted LTE-Advanced to ITU for IMT-AOvanced bull CoMPfield tests (Berliacuten)

vlOSIPTEL

Servicios por tecnologiacutea celular GPRS speeds EDGE speeds UMTS speeds H S D P A speeds

AlaquolaquoKlaquotrrcgt 5 iexcl rico ^|QHHMHES9y

bullWORKGROUP COLLABORATION ^VERTICAL-SPECIFIC DEVICES X-RAY VIEWER)

HOMEBUSINESS SECURTTV VIDEO MONITORING SS MP3 PLAYERMEDIA DEVICE

PHONE PUSH-TO-VIDEO AL TV RADIO MUSIC ON DEMAND

RACTOE GAMES bullDATA CONNECT laquoCORPORATE APPLICATION ACCESS bullBASIC M M S

laquoHTML BROWSING laquoLOCATION-BASED SERVI

bullRINGTONES [p laquoHIGHER-END GAMES laquoSIMPLE GAMES laquoMUSIC AMD MUSIC VIacuteDEOS laquoWAP BROWSING laquoMEGAPIXEL CAMERA MMS laquoTEXT EMAIL H E laquoNEWS AND SPORTS VIDEO CLIPS bullTEXT MESSANG B laquoVIDEO MESSAGES IM M laquoVIDEO RINGTONES

Ty pical speeds 35 kbps

70-135 kbps

200-300 kbps

400-700 kbps

1 LTE Base Station T-Mobillaquo Austria cierno of Mil capability on Europss launched iMmt largest LTE commerciat trial network IAWJOraquoraquo

33 Femtoeells launched by Vodafone-UKChina UnicomAacuteTampT VerizonIJO 20091

l O S i P T R

Algunas Definiciones Baacutesicas del Lenguaje de

redes celulares

Handover

Handover handoff o traspaso es un proceso interno de la red celular que permite el cambio de conexioacuten de una llamada de una estacioacuten a otra estacioacuten o de un canal a otro canal Existen diferentes tipos de handovers intracell intercell interBSC interSystem asimismo diferentes causas que originan o disparan un handover como nivel de sentildeal calidad de la llamada traacutefico rapid field drop power budget distancia etc

Cobertura

La cobertura de una red celular es la regioacuten geograacutefica bajo la cual es posible la comunicacioacuten de determinado servicio de la red celular bajo ciertos niveles de calidad especificados por la operadora celular Ejemplos de servicios son voz MMS navegacioacuten web etc

Para la definicioacuten de los niveles de calidad se usa paraacutemetros como coverage probability niveles sentildealruido etc

Ej Para definir el nivel de cobertura en un entorno urbano para un servicio de tx datos como MMS es necesario un nivel miacutenimo de -95dBm+20dBm=-75dBm en exteriores (bajo un cov probab de 90) es decir que aquellas zonas que cuenten con este nivel seraacuten consideradas como dentro de la cobertura de este servicio

Protocolo

Application

IPX2S

SNDCP

LLC

RLC

MAC

GSM RF

MS Um Gb

BSS Giexcl

Protocolo es un lenguaje de comunicacioacuten utilizado entre las capas o niveles de comunicaciones de un sistema Los niveles de comunicacioacuten generalmente son comparados con el modelo OSI- ISO de 7 niveles Los protocolos pueden ser abiertos o cerrados en el caso del SSM se utilizan protocolos como LAPD RLC-MAC STP etc

RLC BSSGP

MAC N e t w o r k M A U Service

GSM RF L1 bis

i _ _ iexcl iexclPX25 ]

SNDCP GTP i GTP i

L L C UDP mdash T - - 1 UDP TCP TCP

^ 1 P IP

Network 5 bdquo Service L 2 1 2

Llbis L1 L1

Gn SGSN GGSN

I n t e r f a s e

Interfase es una conexioacuten fiacutesica o loacutegica entre dos subsistemas en una red de comunicaciones esta definida por especificaciones teacutecnicas (potencias impedancias conecciones etc) asimismo estaacute asociada generalmente a determinados protocolos que pasan a traveacutes de ella como por ejemplo BSSSP para la interfase Sb del GPRS en SSM

O S I P T R

3 - S iexcl s t e m a S S M

Subsistemas en GSM

Arquitectura del Sistema GSM 2amp

MS= Mobile Station BS = Base Station BSC = Base Station Controller MSC= Mobile Switching Center HLR= Home Location Registry VLR= Visitar Location Registry AC = Authentication Center EIR= Equipment Identity Registry PSTN= Public Switched Telephone Network ISDN= Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

5S Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102 Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

Arquitectura del Sistema GSM 3G

La arquitectura de la red GSM 3G descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a d o r raquo

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

A p p l i c a t i o n

P r e s e n iacute a iacute i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t bull

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Capas protocolares O S I

Network Architecture

Subsistemas en GSM

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

OSS Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102

Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

MS= BS = BSC MSC= HLR= VLR= AC EIR= PSTN= ISDN=

Motatle Station Base Station Base Station Controller Motaile Switehing Center Home Location Registry Visitar Location Registry Authentication Center Equipment Identity Registry Public Switched Telephone Network Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Arquitectura del Sistema GSM Z6

Arquitectura del Sistema GSM 3amp

Network Architecture Abis

i

bull S M BSS Gb

ruriiacute

lub W B T S

WBTS R N C

W B T S

WBTS

mdashtur R N C

W C D M A R A N

H L R S C P

S G S N

3 G - S G S N - I G G S N _ _ P

1 I 1 NFTWf N E T W O R K S

La arquitectura de la red SSM 3S descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

OS i

Capas protocolares O S I

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a t i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Jm

BTS

Abi

RR BTSM

LAPDm LAPO

Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Layar 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP t o V L R

4 H L R bull

CM Connectjon MAP Mobile Application Protocol Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability

MM Mobility Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connsctiem

Management Protocol Control Part LAPDm = mobile LAPD MTP Message Transfer Part

OSlPlfL

Subsistema de Estaciones Base (BSS)

Protocolos en las interfases GSM

CM MM

RR

( gtMPDm

Layer 1

MS

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

l O S i P T R

Algunas Definiciones Baacutesicas del Lenguaje de

redes celulares

Handover

Handover handoff o traspaso es un proceso interno de la red celular que permite el cambio de conexioacuten de una llamada de una estacioacuten a otra estacioacuten o de un canal a otro canal Existen diferentes tipos de handovers intracell intercell interBSC interSystem asimismo diferentes causas que originan o disparan un handover como nivel de sentildeal calidad de la llamada traacutefico rapid field drop power budget distancia etc

Cobertura

La cobertura de una red celular es la regioacuten geograacutefica bajo la cual es posible la comunicacioacuten de determinado servicio de la red celular bajo ciertos niveles de calidad especificados por la operadora celular Ejemplos de servicios son voz MMS navegacioacuten web etc

Para la definicioacuten de los niveles de calidad se usa paraacutemetros como coverage probability niveles sentildealruido etc

Ej Para definir el nivel de cobertura en un entorno urbano para un servicio de tx datos como MMS es necesario un nivel miacutenimo de -95dBm+20dBm=-75dBm en exteriores (bajo un cov probab de 90) es decir que aquellas zonas que cuenten con este nivel seraacuten consideradas como dentro de la cobertura de este servicio

Protocolo

Application

IPX2S

SNDCP

LLC

RLC

MAC

GSM RF

MS Um Gb

BSS Giexcl

Protocolo es un lenguaje de comunicacioacuten utilizado entre las capas o niveles de comunicaciones de un sistema Los niveles de comunicacioacuten generalmente son comparados con el modelo OSI- ISO de 7 niveles Los protocolos pueden ser abiertos o cerrados en el caso del SSM se utilizan protocolos como LAPD RLC-MAC STP etc

RLC BSSGP

MAC N e t w o r k M A U Service

GSM RF L1 bis

i _ _ iexcl iexclPX25 ]

SNDCP GTP i GTP i

L L C UDP mdash T - - 1 UDP TCP TCP

^ 1 P IP

Network 5 bdquo Service L 2 1 2

Llbis L1 L1

Gn SGSN GGSN

I n t e r f a s e

Interfase es una conexioacuten fiacutesica o loacutegica entre dos subsistemas en una red de comunicaciones esta definida por especificaciones teacutecnicas (potencias impedancias conecciones etc) asimismo estaacute asociada generalmente a determinados protocolos que pasan a traveacutes de ella como por ejemplo BSSSP para la interfase Sb del GPRS en SSM

O S I P T R

3 - S iexcl s t e m a S S M

Subsistemas en GSM

Arquitectura del Sistema GSM 2amp

MS= Mobile Station BS = Base Station BSC = Base Station Controller MSC= Mobile Switching Center HLR= Home Location Registry VLR= Visitar Location Registry AC = Authentication Center EIR= Equipment Identity Registry PSTN= Public Switched Telephone Network ISDN= Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

5S Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102 Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

Arquitectura del Sistema GSM 3G

La arquitectura de la red GSM 3G descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a d o r raquo

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

A p p l i c a t i o n

P r e s e n iacute a iacute i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t bull

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Capas protocolares O S I

Network Architecture

Subsistemas en GSM

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

OSS Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102

Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

MS= BS = BSC MSC= HLR= VLR= AC EIR= PSTN= ISDN=

Motatle Station Base Station Base Station Controller Motaile Switehing Center Home Location Registry Visitar Location Registry Authentication Center Equipment Identity Registry Public Switched Telephone Network Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Arquitectura del Sistema GSM Z6

Arquitectura del Sistema GSM 3amp

Network Architecture Abis

i

bull S M BSS Gb

ruriiacute

lub W B T S

WBTS R N C

W B T S

WBTS

mdashtur R N C

W C D M A R A N

H L R S C P

S G S N

3 G - S G S N - I G G S N _ _ P

1 I 1 NFTWf N E T W O R K S

La arquitectura de la red SSM 3S descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

OS i

Capas protocolares O S I

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a t i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Jm

BTS

Abi

RR BTSM

LAPDm LAPO

Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Layar 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP t o V L R

4 H L R bull

CM Connectjon MAP Mobile Application Protocol Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability

MM Mobility Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connsctiem

Management Protocol Control Part LAPDm = mobile LAPD MTP Message Transfer Part

OSlPlfL

Subsistema de Estaciones Base (BSS)

Protocolos en las interfases GSM

CM MM

RR

( gtMPDm

Layer 1

MS

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Cobertura

La cobertura de una red celular es la regioacuten geograacutefica bajo la cual es posible la comunicacioacuten de determinado servicio de la red celular bajo ciertos niveles de calidad especificados por la operadora celular Ejemplos de servicios son voz MMS navegacioacuten web etc

Para la definicioacuten de los niveles de calidad se usa paraacutemetros como coverage probability niveles sentildealruido etc

Ej Para definir el nivel de cobertura en un entorno urbano para un servicio de tx datos como MMS es necesario un nivel miacutenimo de -95dBm+20dBm=-75dBm en exteriores (bajo un cov probab de 90) es decir que aquellas zonas que cuenten con este nivel seraacuten consideradas como dentro de la cobertura de este servicio

Protocolo

Application

IPX2S

SNDCP

LLC

RLC

MAC

GSM RF

MS Um Gb

BSS Giexcl

Protocolo es un lenguaje de comunicacioacuten utilizado entre las capas o niveles de comunicaciones de un sistema Los niveles de comunicacioacuten generalmente son comparados con el modelo OSI- ISO de 7 niveles Los protocolos pueden ser abiertos o cerrados en el caso del SSM se utilizan protocolos como LAPD RLC-MAC STP etc

RLC BSSGP

MAC N e t w o r k M A U Service

GSM RF L1 bis

i _ _ iexcl iexclPX25 ]

SNDCP GTP i GTP i

L L C UDP mdash T - - 1 UDP TCP TCP

^ 1 P IP

Network 5 bdquo Service L 2 1 2

Llbis L1 L1

Gn SGSN GGSN

I n t e r f a s e

Interfase es una conexioacuten fiacutesica o loacutegica entre dos subsistemas en una red de comunicaciones esta definida por especificaciones teacutecnicas (potencias impedancias conecciones etc) asimismo estaacute asociada generalmente a determinados protocolos que pasan a traveacutes de ella como por ejemplo BSSSP para la interfase Sb del GPRS en SSM

O S I P T R

3 - S iexcl s t e m a S S M

Subsistemas en GSM

Arquitectura del Sistema GSM 2amp

MS= Mobile Station BS = Base Station BSC = Base Station Controller MSC= Mobile Switching Center HLR= Home Location Registry VLR= Visitar Location Registry AC = Authentication Center EIR= Equipment Identity Registry PSTN= Public Switched Telephone Network ISDN= Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

5S Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102 Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

Arquitectura del Sistema GSM 3G

La arquitectura de la red GSM 3G descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a d o r raquo

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

A p p l i c a t i o n

P r e s e n iacute a iacute i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t bull

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Capas protocolares O S I

Network Architecture

Subsistemas en GSM

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

OSS Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102

Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

MS= BS = BSC MSC= HLR= VLR= AC EIR= PSTN= ISDN=

Motatle Station Base Station Base Station Controller Motaile Switehing Center Home Location Registry Visitar Location Registry Authentication Center Equipment Identity Registry Public Switched Telephone Network Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Arquitectura del Sistema GSM Z6

Arquitectura del Sistema GSM 3amp

Network Architecture Abis

i

bull S M BSS Gb

ruriiacute

lub W B T S

WBTS R N C

W B T S

WBTS

mdashtur R N C

W C D M A R A N

H L R S C P

S G S N

3 G - S G S N - I G G S N _ _ P

1 I 1 NFTWf N E T W O R K S

La arquitectura de la red SSM 3S descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

OS i

Capas protocolares O S I

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a t i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Jm

BTS

Abi

RR BTSM

LAPDm LAPO

Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Layar 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP t o V L R

4 H L R bull

CM Connectjon MAP Mobile Application Protocol Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability

MM Mobility Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connsctiem

Management Protocol Control Part LAPDm = mobile LAPD MTP Message Transfer Part

OSlPlfL

Subsistema de Estaciones Base (BSS)

Protocolos en las interfases GSM

CM MM

RR

( gtMPDm

Layer 1

MS

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

I n t e r f a s e

Interfase es una conexioacuten fiacutesica o loacutegica entre dos subsistemas en una red de comunicaciones esta definida por especificaciones teacutecnicas (potencias impedancias conecciones etc) asimismo estaacute asociada generalmente a determinados protocolos que pasan a traveacutes de ella como por ejemplo BSSSP para la interfase Sb del GPRS en SSM

O S I P T R

3 - S iexcl s t e m a S S M

Subsistemas en GSM

Arquitectura del Sistema GSM 2amp

MS= Mobile Station BS = Base Station BSC = Base Station Controller MSC= Mobile Switching Center HLR= Home Location Registry VLR= Visitar Location Registry AC = Authentication Center EIR= Equipment Identity Registry PSTN= Public Switched Telephone Network ISDN= Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

5S Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102 Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

Arquitectura del Sistema GSM 3G

La arquitectura de la red GSM 3G descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a d o r raquo

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

A p p l i c a t i o n

P r e s e n iacute a iacute i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t bull

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Capas protocolares O S I

Network Architecture

Subsistemas en GSM

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

OSS Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102

Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

MS= BS = BSC MSC= HLR= VLR= AC EIR= PSTN= ISDN=

Motatle Station Base Station Base Station Controller Motaile Switehing Center Home Location Registry Visitar Location Registry Authentication Center Equipment Identity Registry Public Switched Telephone Network Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Arquitectura del Sistema GSM Z6

Arquitectura del Sistema GSM 3amp

Network Architecture Abis

i

bull S M BSS Gb

ruriiacute

lub W B T S

WBTS R N C

W B T S

WBTS

mdashtur R N C

W C D M A R A N

H L R S C P

S G S N

3 G - S G S N - I G G S N _ _ P

1 I 1 NFTWf N E T W O R K S

La arquitectura de la red SSM 3S descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

OS i

Capas protocolares O S I

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a t i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Jm

BTS

Abi

RR BTSM

LAPDm LAPO

Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Layar 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP t o V L R

4 H L R bull

CM Connectjon MAP Mobile Application Protocol Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability

MM Mobility Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connsctiem

Management Protocol Control Part LAPDm = mobile LAPD MTP Message Transfer Part

OSlPlfL

Subsistema de Estaciones Base (BSS)

Protocolos en las interfases GSM

CM MM

RR

( gtMPDm

Layer 1

MS

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Subsistemas en GSM

Arquitectura del Sistema GSM 2amp

MS= Mobile Station BS = Base Station BSC = Base Station Controller MSC= Mobile Switching Center HLR= Home Location Registry VLR= Visitar Location Registry AC = Authentication Center EIR= Equipment Identity Registry PSTN= Public Switched Telephone Network ISDN= Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

5S Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102 Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

Arquitectura del Sistema GSM 3G

La arquitectura de la red GSM 3G descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a d o r raquo

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

A p p l i c a t i o n

P r e s e n iacute a iacute i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t bull

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Capas protocolares O S I

Network Architecture

Subsistemas en GSM

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

OSS Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102

Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

MS= BS = BSC MSC= HLR= VLR= AC EIR= PSTN= ISDN=

Motatle Station Base Station Base Station Controller Motaile Switehing Center Home Location Registry Visitar Location Registry Authentication Center Equipment Identity Registry Public Switched Telephone Network Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Arquitectura del Sistema GSM Z6

Arquitectura del Sistema GSM 3amp

Network Architecture Abis

i

bull S M BSS Gb

ruriiacute

lub W B T S

WBTS R N C

W B T S

WBTS

mdashtur R N C

W C D M A R A N

H L R S C P

S G S N

3 G - S G S N - I G G S N _ _ P

1 I 1 NFTWf N E T W O R K S

La arquitectura de la red SSM 3S descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

OS i

Capas protocolares O S I

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a t i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Jm

BTS

Abi

RR BTSM

LAPDm LAPO

Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Layar 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP t o V L R

4 H L R bull

CM Connectjon MAP Mobile Application Protocol Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability

MM Mobility Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connsctiem

Management Protocol Control Part LAPDm = mobile LAPD MTP Message Transfer Part

OSlPlfL

Subsistema de Estaciones Base (BSS)

Protocolos en las interfases GSM

CM MM

RR

( gtMPDm

Layer 1

MS

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Arquitectura del Sistema GSM 3G

La arquitectura de la red GSM 3G descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a d o r raquo

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

A p p l i c a t i o n

P r e s e n iacute a iacute i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t bull

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Capas protocolares O S I

Network Architecture

Subsistemas en GSM

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

OSS Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102

Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

MS= BS = BSC MSC= HLR= VLR= AC EIR= PSTN= ISDN=

Motatle Station Base Station Base Station Controller Motaile Switehing Center Home Location Registry Visitar Location Registry Authentication Center Equipment Identity Registry Public Switched Telephone Network Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Arquitectura del Sistema GSM Z6

Arquitectura del Sistema GSM 3amp

Network Architecture Abis

i

bull S M BSS Gb

ruriiacute

lub W B T S

WBTS R N C

W B T S

WBTS

mdashtur R N C

W C D M A R A N

H L R S C P

S G S N

3 G - S G S N - I G G S N _ _ P

1 I 1 NFTWf N E T W O R K S

La arquitectura de la red SSM 3S descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

OS i

Capas protocolares O S I

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a t i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Jm

BTS

Abi

RR BTSM

LAPDm LAPO

Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Layar 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP t o V L R

4 H L R bull

CM Connectjon MAP Mobile Application Protocol Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability

MM Mobility Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connsctiem

Management Protocol Control Part LAPDm = mobile LAPD MTP Message Transfer Part

OSlPlfL

Subsistema de Estaciones Base (BSS)

Protocolos en las interfases GSM

CM MM

RR

( gtMPDm

Layer 1

MS

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Subsistemas en GSM

Subsistema de Estaciones Base

BSS Subsistema de Estaciones Red

NSS

OSS Subsistema de Operacioacuten

La descripcioacuten general de la red puacuteblica moacutevil se encuentra en la norma SSM 0102

Es importante notar que un MSC (o NSS) puede controlar varios BSSs

MS= BS = BSC MSC= HLR= VLR= AC EIR= PSTN= ISDN=

Motatle Station Base Station Base Station Controller Motaile Switehing Center Home Location Registry Visitar Location Registry Authentication Center Equipment Identity Registry Public Switched Telephone Network Integrated Services Digital Network

La arquitectura de la red SSM es descrita en la norma SSM 0302

Arquitectura del Sistema GSM Z6

Arquitectura del Sistema GSM 3amp

Network Architecture Abis

i

bull S M BSS Gb

ruriiacute

lub W B T S

WBTS R N C

W B T S

WBTS

mdashtur R N C

W C D M A R A N

H L R S C P

S G S N

3 G - S G S N - I G G S N _ _ P

1 I 1 NFTWf N E T W O R K S

La arquitectura de la red SSM 3S descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

OS i

Capas protocolares O S I

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a t i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Jm

BTS

Abi

RR BTSM

LAPDm LAPO

Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Layar 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP t o V L R

4 H L R bull

CM Connectjon MAP Mobile Application Protocol Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability

MM Mobility Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connsctiem

Management Protocol Control Part LAPDm = mobile LAPD MTP Message Transfer Part

OSlPlfL

Subsistema de Estaciones Base (BSS)

Protocolos en las interfases GSM

CM MM

RR

( gtMPDm

Layer 1

MS

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Arquitectura del Sistema GSM 3amp

Network Architecture Abis

i

bull S M BSS Gb

ruriiacute

lub W B T S

WBTS R N C

W B T S

WBTS

mdashtur R N C

W C D M A R A N

H L R S C P

S G S N

3 G - S G S N - I G G S N _ _ P

1 I 1 NFTWf N E T W O R K S

La arquitectura de la red SSM 3S descrita desde el Releacutease 4 de 3SPP incluye interfases y elementos funcionales adicionales como los mostrados en la parte inferior RAN WBTS etc

OS i

Capas protocolares O S I

A p p l i c a t i o n

P r e s e n t a t i o n

S e s s i o n

T r a n s p o r t

N e t w o r k

D a t a L i n k

P h y s i c a l

Jm

BTS

Abi

RR BTSM

LAPDm LAPO

Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Layar 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP t o V L R

4 H L R bull

CM Connectjon MAP Mobile Application Protocol Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability

MM Mobility Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connsctiem

Management Protocol Control Part LAPDm = mobile LAPD MTP Message Transfer Part

OSlPlfL

Subsistema de Estaciones Base (BSS)

Protocolos en las interfases GSM

CM MM

RR

( gtMPDm

Layer 1

MS

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Jm

BTS

Abi

RR BTSM

LAPDm LAPO

Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Layar 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP t o V L R

4 H L R bull

CM Connectjon MAP Mobile Application Protocol Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability

MM Mobility Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connsctiem

Management Protocol Control Part LAPDm = mobile LAPD MTP Message Transfer Part

OSlPlfL

Subsistema de Estaciones Base (BSS)

Protocolos en las interfases GSM

CM MM

RR

( gtMPDm

Layer 1

MS

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Funciones Subsistemas (SSM

OSIPTEL

BSS Base Station Subsystem (Subsistema de Estaciones Base) bull Control del enlace radio bull Control de las BTSs y Transcoders bull Sincronizacioacuten bull Sentildealizacioacuten de interfases Aire y A bull Establecimiento de conecciones entre el moacutevil y el

NSS bull Gestioacuten de la movilidad bull Transcodificacioacuten de la voz bull Coleccioacuten de estadiacutesticas

Base Station Sub system BSS

El subsistema de estaciones base (BSS) estaacute compuesto por

A) Radiobases (BTSs o celdas)

B) Controlador de BTSs (BSC)

C) Transcodif icador Submultiplexor (TRAU)

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Estacioacuten Base (BTS)

La Es tac ioacuten Base estaacute c o m p u e s t a po r los s i gu ien tes e q u i p o s

1) Rad iobase (Equ ipo T e l e c o m u n i c a c i o n e s Rad io Celu lar )

2) Equ ipo de Energiacutea (Rec t i f i cadores Bater iacuteas)

3) S is tema de A n t e n a s Ce lu la res (An tenas cab leado)

4) S is tema de T r a n s m i s i o n e s (M ic roonda+an tena o f iacute s i co F ib raOpt i ca o XDSL Coax ia l )

5) Es t ruc tu ras metaacute l i cas de s o p o r t e y a l tu ra ( tor re maacutest i l )

ftun lttoriacutet ampf

Estacioacuten Base (BTS)

teLtfo Tmewtvfiacute maji tunal BstA

Pn BTS = Base Transceiver Station

IWes tac ioacuten base tiene la funcioacuten principal ^ - i n t e r f a s e radio hacia el usuario moacutevil

Iecibe ordenes del BSC en cuanto a que jales usar en cada momento para la lunicacioacuten Irernamente cuenta con diversos l iulos unos de los maacutes importantes son

^ bullT ransce ive r (TRX o CUs -carntildeer units) que consisten en los moacutedulos de procesamiento de la sentildeal modulacioacuten codificacioacuten y amplificacioacuten de la sentildeal (SSM

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Estacioacuten Base (BTS)

Diversity

T x RF

Rx RF

z

i

Siacutegnal Processing

i r

Controi

Data Intsrface

To BSC

Transcoder - TRAU

1 i-T^c mmm

13 kbps lt mdash F u l l gt i8kbps 65 kbps 4 Half p 8 kbps

TRAU MSC

B4 kbps

Pista ubicado entre el MSC y BSC iexclbullEs el equipo que maneja los codificadores (codees) de voz en la red ^Convierte los canales de 64kbps (PCM) a canales comprimidos de loacutekbps j jpkbps de voz + 3kbbps overhead) hacia el BSC laquoPara esto usa un codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term bulledict ion) cuya unidad equivalente se encuentra en el moacutevil fceneral mente estaacute ubicado en el lado del MSC para ahorro de los links bullCM de transmisioacuten de 64kbps

TRAU Tronscodinq Rate and Adaptotion Unit

Xos moacutedulos baacutesicos de la Radiobase (Equipo Telecomunicaciones) ^Cont ro l unidad que gestiona contro la y sincroniza las Transacciones internas en t re ms elementos de la BTS bull I n t e r f a s e Moacutedulo que adapta los canales de la BTS a la t rama Abis para in ter fase

tjiacia el BSC generalmente se entrega el f l u jo en E ls o IP

Iacuteignal Processing Se encarga del procesamiento digi tal de la sentildeal tareas de di f icacioacuten inter leaving punctur ing f i l t r a d o banda base e tc de acuerdo al t ipo de dec de voz o datos usado F TX RX Modulo Radiofrecuencia para la ampl i f icacioacuten combinacioacuten y duplexaje la sentildeal

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Transcoder - TRAU Codee RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction)

20 ITS

LPC Short term analysis LTP RPE

Pre-Pracsssing segmenta tion

LPC -| Analysis

Filter

LPC analysis

Low Pass Filter

RPE Grid

Selector A

LTP Analysis

Filter

13 kbps

bull A 47 bits 5 msec Long term residual bull B 9 bits 5 msec LTP parameters bull C 36 bits20 msec Reflection coefficients

Transcoder - TRAU

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Codee AMR (Adaptativo Multitasa)

En GSM aparte de los codees FR HR EFR se tienen los codees AMR (adaptativos Multitasa) que funcionan a diferentes velocidades en FR y HR dependiendo de la calidad del entorno radio protegiendo mas la sentildeal en situaciones de bajo Cl Los codees AMR se usan tambieacuten en UMTS

Controlador de BTSs (BSC)

gt ^ p e n e el pr incipio de funcionamiento ampfe un sw i t ch (conmutador) maneja un a l ^ f e t r i z de conmutacioacuten bull f c n e c t a los canales del MSC a las

H e s t i o n a r los recursos de la r ed radio (canales) bullMant iene un reco rd de las conexiones en una base de datos Contro la los handovers

BSC = Base S t a t i o n Con t ro l l e r

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Controlador de BTSs (BSC)

The Abis-Interface

Clocks Operation and Management

The A-Interface

Vence decodina

Channel decodlng De-iexclnterleavine

Volca encoding

Channel ccding interleaving riphering modulation

Control Smart card

iexclfriEl BSC maneja una matriz de conmutacioacuten para conectar canales entre las

t Ss y hacia el MSC simismo tiene importantes funciones de operacioacuten y mantenimiento como

alarmas reportes de fallas y de performance como generacioacuten de meacutetricas Se eventos de llamadas

Estacioacuten Moacutevil (MS)

f = Mobi le S ta t ion encuentra f ue ra del BSS adjunta diagrama funcional baacutesico de los bloques que lo componen

SLQS terminales R99 y R4 son maacutes complejos pues incluyen moduladores 8PSK y ^hodulos adicionales para funcionalidades avanzadas

deeiphering demodulatiacuteon

amplifier

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Ejemplo de un BSS

Interfases del BSS Gateway to other networks

(Air Interface) B S S

ADjS A s u 0

BSC

Not specified AC

RC

HLR

MSC VLR

TRAU MSC

EIR VLR

MS BTS

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

In ter fase Um (Radio) Gateway to other networks

In ter fase Um (Radio)

La emisioacuten GSM comprende canales de 200KHz de ancho de banda con modulacioacuten GMSK (en R99 en adelante se antildeade tambieacuten 8PSK) cada por tadora o canal t iene 8 s lots de t iempo o Time Slots

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

C a n a l G S M e n e l e s p e c t r o

Cada canal radio de 200KHz contiene 8 Time Slots (canales f iacutes icos SSM) La separacioacuten de duplexaje en t re uplink y donwlink es de 4 5 M H z para la banda de 850 oacute 900 MHz y de 80 MHz para la banda 1900MHz

In ter fase Um (Radio)

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Cada canal GSM de 200 KHz contiene 8 Time Slots El Time Slot es el canal f iacutes ico sobre el cual zia]an los canales loacutegicos (voz datos o cont ro l ) en las Transacciones de la red Existen d i fe ren tes canales loacutegicos los cuales son t ranspor tados en unidades de informacioacuten o raacutefagas de b i ts llamados BURTS

Inter fase Um (Radio)

1iexclpos de BURST

Normal Burst

Random Access Burst

Freq Correction Burst

SyrtGhronization Burst

In ter fase Um (Radio)

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Canales en la Inter fase Um

iexclb iacutena les Loacutegicos

TCH (traffic)

CCH (control)

Data

Speech

BCCH ibroadcast)

CCCH (common)

DCCH (dedi catad)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

24 kbps

FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

A6CH (Access 3ra nt)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Aione)

Canales de Traacutefico en Inter fase Um

ltkos canales de TRAFICO pueden ser de d i fe ren tes t ipos

Full Rate 13kbps un TS por TDMA f rame Enhanced Full Rate 13kbps un T 5 por TDMA f rame Hal f Rate 65kbps dos canales HR en cada TS AMR FR - Tasa variable adaptat iva 1 canal de voz por TS AMR HR - Tasa variable adaptat iva 2 canal de voz por TS

HITOS Full Rate - Tasas desde los 24 hasta los 14kbps por TS Hal f Rate - Tasas desde los 24 hasta los 48kbps por TS GPRS - Tasas de hasta 21kbps por TS (CS1-CS4) EDGE - Tasas de hasta 512 kbps por TS (MC51-MC59)

VOZ

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

In ter fase Um (Radio)

r~Caraes Loacutegicos

Traffic

Vo i ce Data

F u l Haiacutef Full Half TCHFS TCHHS TCHF TCHH

13 65 96 48

48 24

24

Broadcast

mdash r Broadcast

control

Frequency correction

Signaling

C o m m o n

mdashI Random Access

Access Granting

Synchronization Paging

Dedicated

I -

Stand Alone

BCCH RACH SDCCH

Slow Association

FCCH AGCH SACCH

Fast Association

SCH PCH FACCH

Canales de control en la Inter fase Um

araes Loacutegicos

Data

Speech

BCCH (broadcast)

CCCH (common)

DCCH iexcldedicoted)

Full rate (228 kbps)

Half rate (114 kbps)

96 kbps

48 kbps

2-eacutehiexclm FCCH (frequency correction)

SCH (Synchronization)

PCH (Paging)

AGCH (Access Grant)

RACH (Random Access)

FACCH (Fast Associated)

SACCH (Slow Associated)

SDCCH (Stand Alone)

TCH (traffic)

CCH (control)

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Canales de control en la Inter fase Um

Frequency k Correction Channef

FCCH iexcldentification of BCCH frequency MS frequency synchronization

Synchronization Channel SCH

trame (time) synchronization identification of neighbour cells (handover)

Broadcast Control Channels BCCH

Broadcast Control Channel BCCH

system iexclnformation cell iderrtifier cell parameter channel confkjuration cell frequencies broadcast frequencies of neighbour cells

Cell Broadcast Channel CBCH

broadcast of short messages traffic weather date (no mobile system info)

Canales de control en la Inter fase Um

Random Access Channel RACH

MS requests a dedicated channel from network

Access Grant Channel AGCH

answer to a random access assignmertt of dedicated signaling channel

Common Control Channel CCCH

Paging Channel PCH

paging of a MS in all cells of a location aacuterea for a mobile terminating cali

r Notification Channel NCH

paging of MSs in all cells of a voice group cali aacuterea to perform ASCI (Advanced Speech Cali Items)

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Canales de control en la Inter fase Um

Stand A l o n e i i c a t e d Con t ro l

outof band siacutegnallng channel for cali setup signaling short message service (SMS) location update (LUP) IMSI attachdetach

Dedicated Sbw Associated i n t3trade signaling channel (periodic) bull+ Control v bull Control Channel downlink system info power command TA

Channel DCCH SACCH uplink measurements (level quality) short messages service

Fast Associated | n band signaling channel (sporadic) Control Channel handover signaling

FACCH channel mode modify speech -gt data

J j p r e s t r u c t u r a baacutesica del canal GSM (para voz) consiste en un TimeSlot para t ransmi t i r y un T imeSlot para rec ib i r La t r ama TDMA para una por tadora (coacuterner)

bull H j s i s t e en 8 TimeSlots

Base Transmita

Mobile Transmits

1 Frame = 8 slots = 4815 ros mdash

Trama TDMA

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Multitrama 26 TDMA Traffic 26-Multi-frame Combination

|laquo 26 T D M A Frames 120 m s -

T T T T T T T T T T T T S T T T T T T T T T T T T f

T = Traf f ic channe l = T C H S = S l o w assoc ia t ion = S A C C H

Traffic 26-Multi-frame Combinations II amp III

U 26 T D M A F rames 120 m s

T iacute T t T t T t T t T t S T t T t T t T t T t T t | s

T = T C H 1 t = T C H 2 S = S A C C H 1 2 = S A C C H 2

H | Mu l t i t r ama 26 es usada para los canales de voz y consiste en un arreglo de 26 ] H a m a s TDMA

Un usuario Full Rate t ransmi te voz o datos en 12 t ramas consecutivas TDMA la t rama 13 es usada intercambiar datos de contro l con la BTS Luego el usuario t ransmi te 12 burs ts mas de t r aacute f i c o y f ina lmente en la t rama 26 no t ransmi te nada (si lencio)

bit rate

217kbps

Channel Coding

228 kbps

13kbps Voice Coding

Trama GSM

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Multitrama 26 y 51

bull 0 1 1 1 2 I 3 I 4 I 5 1 6 1 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

1m tm 2m im

3m 3m 4m 4m

Multitrama 26

bull Multitrama 51

46ms

51 TDMA Frames 23538 ms

F = FCCH = Frequency correction S = SCH = Synchronization B = BCCH = Broadcast control

C = CCCH = Common control = AGCH or PCH

R = RACH = Random Access

La Mu l t i t r ama 51 es usada para los canales de contro l eacutesta mult iplexa tan to los canales comunes como los de broadcast La mul t ip lexaaon depende de la configuracioacuten del canal La f igu ra ad junta muestra una de las posibles combinaciones

Multitrama 51 TDMA

JTO ~51vT

4SM buumlM

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Gateway to other networks

Inter fase Abis

En la Interfase Abis se mapean los Timeslots de la interfase radio en la trama E1 PCM Para esto cada timeslot de la trama PCM de 64kbps se subdivide en 4 subtimeslots De esta forma un TRX puede ocupar 2 timeslots de la trama PCM Se requiere tambieacuten slots para los links de sentildealizacioacuten TRXSIG y de gestioacuten OMUSIG

1 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 2 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 3 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 4 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 5 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 6 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 7 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 8 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 9 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4

10 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 11 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 12 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 13 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 14 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 15 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 16 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 17 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 18 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 19 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 20 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 21 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 22 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 23 TCH1 TCH2 TCH3 TCH4 24 TCH5 TCH6 TCH7 TCH8 25 TRXSIG1 OMUSIG1 TRXSIG2 OMUSIG2 26 TRXSIG3 OMUSIG3 TRXSIG4 OMUSIG4 27 TRXSIG5 OMUSIG5 TRXSIG6 OMUSIG6 28 TRXSIG7 OMUSIG7 TRXSIG8 OMUSIG8 29 TRXSIG9 OMUSIG9 TRXSIG10 OMUSIG10 30 TRSIG11 OMUSIG11 TRXSIG12 OMUSIG12 31 X X X X

TRX1

TRX2

TRX3

TRX4

TRX5

TRX6

TRX7

TRX8

TRX9

TRX10

TRX11

TRX12

LINK MANAGEMENT

Inter fase Abis

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Inter fase Abis

La in ter fase Abis estaacute especi f icada a nivel f iacutes ico como PCM ( el medio de transmisioacuten puede ser de cualquier t ipo alaacutembrico (cobre f i b r a oacutept ica) o inalaacutembrico (microondas) Se t iene entonces a nivel de Els (30 canales de 64kbps) o T l s (24 canales de 64kbps) Esta in te r fase conecta las BTSs al BSC Por esta in te r fase pasan comunicacione sde los moacuteviles y protocolos de contro l como LAPD (nivel2) y protocolos operaciones como BTSM (NMP) y de contro l como L2M y TMP-DTAP

Inter fase Abis

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

MS

MM

RR

Um AacutebiS A

LAPDm

Layer

BTS

RR BTSM

LAPDm LAPD Layer1 Layer1

BSC

RR BSSAP

BTSM SCCP

LAPD MTP

Laper 1 MTP

MSC

CM MAP MM MAP

BSSAP TCAP

SCCP SCCP

MTP MTP to VLR amp HLR

bull CM Connection MAP Mobile Application Protocol

Management BTSM BTS Management TCAP Transaction Capability MM Mobtlity Management Management Application Part RR Radio Resource BSSAP BSS Application SCCP Signaling Connection

Management Protocol Control Part LAPDm = mobiiacutee LAPD MTP Message Transfer Part

OSIPTtl

Subsistema de Red (NSS)

Protocolos en el BSS

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

A r q u i t e c t u r a d e l S i s t e m a G S M

BSS

o s s Seneral description of a SSAA Public Land Mobile Network (PLMN)

(SSM 0102)

OSIPIIacuteL

F u n c i o n e s S u b s i s t e m a s G S M

N S S N e t w o r k S u b s y s t e m

bull Control de la llamada bull Charging (captura de datos de la llamada para

facturacion-Billing) bull Gestioacuten de movilidad 9 Sentildealizacioacuten con otras redes y el BSS bull Almacenamiento de datos de usuarios (HLR-VLR) bull Ubicacioacuten del usuario (VLR)

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Network and Switching SubSystem NSS Este subsistema estaacute compuesto pr incipalmente por

bullMSC - Mobi le Swi tch ing Center

bullHLR - Home Location Register

bullVLR - Vis i tor Location Register

bullEIR - Equipment Register

yuuumli-Party Service and Caf Hoid

active and provisioned

Mulii-Party Service and Cal Hoid

active and provisioned

Funciones del NSS

-El NSS es el Subsistema que maneja los protocolos de sentildealizacioacuten por los cj|ales las llamadas son establecidas mantenidas y terminadas

j jP NSS debe ser capaz de controlar y manejar algunas funciones laquoespeciacuteficas del entorno moacutevil (como administracioacuten de movilidad handover H lq ing etc)

f mnistracioacuten de movilidad -gt conocer con cierta exactitud la posicioacuten del

vil en todo momento

ling -gt Buacutesqueda de moacutevil en la red

NSS

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Funciones del NSS

Principales Funciones

bullConmutacioacuten de las llamadas de voz y enru tamiento de las conexiones de datos

Sentildealizacioacuten hacia el BSS

bullConocer posicioacuten de los moacuteviles viacutea VLR y ubicar los (via paging)

bullMovi l idad Permi t i r handovers in te rBSC e I n t e r s i s t e m a (GSAA-U M T S )

bullRoaminq hacia o t ras redes

bullAu ten t i cac ioacuten

bull I n t e r f a s e a o t ras redes como la Te le foacuten ica F i ja y redes de valor agregado

bullControl de numeracioacuten (voz) y d i recc ionamiento ( IP)

Mobile Switching Center - MSC Es el componente principal de la red y el subsistema NSS Funciona como un nodo de conmutacioacuten para las llamadas de usuarios Provee interfase hacia redes externas Tambieacuten incluye todas las funcionalidades requeridas para gestionar la conexioacuten de un usuario moacutevil como registracioacuten autenticacioacuten actualizacioacuten de ubicacioacuten handover Iacutenter BSC Iacutenter MSC enrutamiento de llamadas a un usuario roamer

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTR

4-Tecnologiacutea GPRSED6E

OSIPTR

s GPRS = General Packet Radio Service y Es una teacutecnica que permite la transmisioacuten de datos

en modo paquete usando la misma estructura de trama de la tecnologiacutea GSM

s Para esto implementa nuevos codees de datos (Coding Scheeme - CS1 al CS4) y codees de canal Asimismo requiere dos nodos nuevos en el Core de la Red de datos bull SGSN Serving GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un BSC de datos bull GGSN Gateway GPRS Support Node Cumple una

funcioacuten similar a un Router

GPRS

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Arquitectura de Red GSM

Arquitectura de Red GPRS

PSTNISDN

Signalling VoiceampSignalling

Signalling User data Chargiacuteng data

Packe t Data

Q t h e r PLMNs

Um

GGSN

GGSN

Sise

SGSN

raga Abis

CGF L

B i l l i ng S y s t e m

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Radio Coding Schemes kbps

OSIPTEacuteL

C S - 1 9 0 5

CS-2 1 3 4

CS-3 1 4 4

C S - 4 2 1 4

GPRS ofrece 4 esquemas de codificacioacuten desde CS1 que da baja velocidad pero alta proteccioacuten ante entornos con baja calidad de sentildeal radio (Cl) hasta el CS4 que proporciona alta velocidad pero baja proteccioacuten En un enlace existe el mecanismo de Adaptacioacuten Automaacutetica del Enlace que permite cambiar dinaacutemicamente los CSs para mejorar la velocidad

Radio resources TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

TS

1-8 Time Slot 2+1 3+1 4+2

1-8

Cuando un usuario enviacutea o recibe un bloque de datos debe abrirse una conexioacuten denominada TBF (Temporally Block Flow) entre el moacutevil y el SGSN

En GPRS hay dos formas de multiplexacioacuten de los flujos de usuario 1) Un usuario puede tomar de 1 a 8 timeslots (normalmente toma 4) 2) Varios usuarios pueden tomar el mismo timeslot o grupo de timeslots

Para DL se pueden multiplexar hasta 9 usuarios en un timeslot y para UL hasta 7

OSIPTR

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Packet Control Unit OSIPTtL

GPRS radio channels management

PDCH mul t ip lex ing

Power control congestioacuten

control System Info Broadcast

GPRS signalling AbisGb protocol conversioacuten

El PCU es la unidad de datos de la red GPRS que se ubica dentro del BSC y sirve para gestioacuten de los recursos radio en coordinacioacuten con

el BSC

GPRS Serving Support Node - SGSN

npp^Mobility Management (MM) Security (Authentication and ciphering)

SGSN

Billing Routing amp Data transfer

Packet Switched MSC

El nodo SGSN gestiona la movil idad la autenticacioacuten y el enrutamiento de datos hacia el GGSN

PCU

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

GPRS Support Nodes OSIPTtL

Mobility Management (MM) Security (Firewafl)

GGSN

Billing Routing amp Data transfer

Gateway to PDNs

El GGSN se encarga de la movilidad a un nivel superior que el SGSN asi como de la seguridad (funcioacuten firewall) la tasacioacuten y el enrutamiento

hacia otras redes de datos y servidores de servicios

Access and Core Networks

r e s o l v ^ ^ s g s n ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ G G S N

PLMN-A

g r I n t e r P I W

Huklmnc (IP Network

GGSN

PLMN - B

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

j K I P T f I Modulacioacuten y codificacioacuten en EDGE iexclLa tecnologiacutea EDGE estaacute basada en la teacutecnica de modulacioacuten 8PSK l io que permite transmitir 3 bits por cada fase o siacutembolo utilizado en la iexclinterfase radio Ademaacutes cuenta con nueve esquemas complementarios de codi f icacioacuten (Modulation Coding Scheemes -

^-MCS) Los canales de codi f icacioacuten protegen los errores de datos | c u a n d o se transmiten por la interfaz de aire Los primeros 4 MCS de bulllos nueve son modulados con GMSK y los restantes 5 usan la nueva imodu lac ioacuten 8PSK

GMSK modulation 8PSK

EDGE

OSIPTR

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Rendimiento Throughput ver sus Cl

Cl[dB]

C o n EDGE p a r a la m i s m a tasa d e n ive l sentildea l a ru ido se p u e d e n a l c a n z a r v e l o c i d a d e s super iores d e t ransmis ioacuten d e da tos d e b i d o a los nuevos e s q u e m a s d e m o d u l a c i oacute n y c o d i f i c a c i oacute n

J K I P T E 1 Caracteriacutesticas de Modulacioacuten

GPRS GMSK Modulation

GPRS 8PSK itooMeuumlon

iexcl12 3 bita per symfeol

EDOS SMSK 3-FSKGMSK

Symbol rate 270 ksyrns 273 ksyrr

Radio data raiacutes per Smcopy siot 270 kbS 228kbs

810 ktoacutes 692 kWa

Usar data rate per iacuteims atol 20 mis (CS4) Sraquo2 laquotfclMCSlaquoi User data mieacute (B iacuteiquestms stoiacutes) 160 kbs 4739 kampss

IacuteT824 kbiacuteS) (5836 kbsr

raquo este graacutefico podemos observar que la Modulacioacuten 8PSK tiene 8 fases a diferencia de las 4 fases de la Modulac ioacuten GMSK ademas c a d a fase transporta 3 bits por fase a diferencia de el GMSK que transporta 1 bit por fase

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Diferencias entre el EDGE y el GPRS

LEGENO BTS B M S Stattem PCU Paetet contal umt EGPRS Enhaneudi GPRS SGSN Serviriacutea GPRS support node QGSN Gateway GPRS msppan noaacute a TRU TianaeaiacuteiMr untt MS MoMi station

La t e c n o l o g iacute a EDGE ha s ido c o n c e b i d a c o m o la e v o l u c i oacute n d e l GSMGPRS y c o m o ta l requ ie re c o m o base la p l a ta fo rma GPRS a nivel d e co re Utiliza p ro toco los EGPRS entre los moacutev i les y los PCUs

Arquitectura de protocolos en EDGE

La a rqu i tec tu ra d e EGPRS es m u y similar a la d e GSMGPRS Los p ro toco los ut i l izados son los mismos q u e los d e GPRS c o n m o d i f i c a c i o n e s miacuten imas c o m o en el c a s o d e l BSSGP entre el BSS y SGSN a d e m aacute s i m p l e m e n t o a lgor i tmos d e p r o t e c c i oacute n ad i c i ona les en la c a p a M A C y RLC

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTEL

L a U I T ( U n i oacute n I n t e r n a c i o n a l d e T e l e c o m u n i c a c i o n e s ) a p r o b oacute e n e l a ntilde o 2 0 0 0 l a s e s p e c i f i c a c i o n e s t eacute c n i c a s p a r a l o s s i s t e m a s d e t e r c e r a g e n e r a c i oacute n b a j o e l n o m b r e d e I M T - 2 0 0 0

Definicioacuten de 3G

5- Tecnologiacutea 3G UMTS

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

3G es una tecnologiacutea celular que permite comunicaciones de voz video y datos a velocidades altas y permite servicios como navegacioacuten web y videoaudiostreaming

2G v Digital Voz datos en circuito baja velocidad bull GSM

25 v 275G Digital

Voz datos a velocidades mejoradas hasta 230kbps

GPRS EDGE

3G Digital

lt- Voz datos a velocidades de 384kbps videollamada fS bullWCDMA (UMTS)

35 y 3J5G Digital bull Voz datos a altas velocidades

r7Mbps a 42Mbps HSPA HSPA+

Definicioacuten de 3G

bull mdash

BHftlogico

PS

| L o s r e q u i s i t o s p a r a l l e g a r a c o n s i d e r a r a u n a

t e c n o l o g iacute a i n a l aacute m b r i c a c o m o d e t e r c e r a

g e n e r a c i oacute n f u e r o n q u e a l c a n c e v e l o c i d a d e s

| t e oacute r i c a s d e h a s t a 2 M b p s p a r a u s u a r i o s

i e s t a c i o n a r i o s o p e a t o n e s y h a s t a 3 8 4 K b p s e n

m o v i l i d a d

Definicioacuten de 3G

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Usuario

Servicio

Acceso a un servicio viacutea la red celular

Canal de banda ancha moacutevil bull bullbull bull bull bull bull

Servicio

A n c h o d e b a n d a e s l a c a p a c i d a d o v e l o c i d a d

d e e n v i oacute d e d a t o s e n t r e e l m oacute v i l y l a r e d

Usuario

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

3G WCDMA UMTS R99

P P o t e n c i a

T T i e m p o

F F r e c u e n c i a

Canal WCDMA de 5MHz permite tener usuarios con conexiones de hasta 384kbps (bajada de datos) y 384kbps (subida de datos) simeacutetrico en modo paquete o circuito

Servicio

Usuario bull

Red de acceso V

Acceso a un servicio viacutea la red celular

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTIacuteL

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegic

G S M G P R S E D G E E - E D G E

a U M T S H S P A H S P A +

LTE Long Term Evolution

C D M A E V - D O rev 0 E V - D O rev A

WiMAX WiMAX H2M

OSIPTR

UMTS en evolucioacuten tecnoloacutegica

EDGE E-EDGE UMTS HSPA HSPA+ LTE Rapid VolP cali set-up Instantaneous web page

MMOPG Streaming fast bufiacuteering Real time games Faster connectivity Faster streaming Faster downloads Faster content uptoads

Web browsing Internet access Video streaming

Video sharing Video telephony Mobile TV Fast internet access

bullata Rates (Mbps)

Basic Capability

0 2 3 8 1 3 0 3 8 4 iquest gt 1 4 4 5 7 6 4 2 1 1 1 0 0 5 0

O 0 O

LU UJ

U M B

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

U E A N I 3 G C N E x t e r n a l n e t w o r k

P S T N

ti iicf i reiacute 3 G P S

SGSNGGSN

3 G C S

MSCpound VLRpound SMSCpound gsmSSF

OSIPTR

OSIPTR

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

CPLMN PSTIacuteK OSDNe tc ^

External Networks

DNB Distributed Node B Solution

Feeder (Cable coaxial)

A n t e n a

iexclmiacute

RRU (Reinoacutete Radio Unit)

Equipo Transmisioacuten (Ej Radio M W )

Fibra Optica

BBU (Base Band Unit)

OSIPTtL

UE i UTRAN CN

Componentes en el sistema UMTS

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

RRU INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de RRU

RRU INSTALLATION IN TOWER

DS1BICL

Instalacioacuten de BBU

BBU INSTALLATION BBU INSTALLATION INSIDE INDOOR RACK

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

RNC INSTALLATION

Instalacioacuten de RNC

ANTENNAS INSTALLATION IN NEW MAST ANTENNAS

INSTALLATION IN MAST

Instalacioacuten de Anienas

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Modelo Universal de protocolos UTRAN

R a d i o

N e t w o r k

L a y e r

C o n t r o l P l a ntilde e

A p p l i c a t i o n

P r o t o c o l

bull

U s e r P l a ntilde e

D a t a

S t r e a m ( s )

f r a n s p o r t

J e t w o r k

L a y e r

Transport User

Network Plantildee

S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Transport Network Control Plantildee

A L C A P ( s )

t S i g n a l l i n g

B e a r e r ( s )

Physical Layer I

Transport User

Network Plantildee

D a t a

B e a r e r ( s )

Estructura de una red R99

Internet Intranet

PSTN ISDN

Other PLMN

GSMGPRS BSS

UTRAN

HLRAUC

MSC7VLR

SS7

BTS

PCU -

RNC

NodeB

GGSN

BG CG

SGSN

GPRS hackboris SCP

bull

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Interface ntildeame Connection entity Signaling and protocol

A MSC-BSC BSSAP lu-CS MSC-RNS RANAP B MSC-VLR C MSC-HLR MAP D VLR-HLR MAP E MSC-MSC MAP F MSC-EIR MAP G VLR-VLR MAP Gs MSC-SGSN BSSAP+ H HLR-AuC

MSC-PSTNISDNPSPDN TUPISUP Ga GSN-CG GTP Gb SGSN-BSC BSSGP Ge GGSN-HLR MAP Gd SGSN-SMS-GMSCIWMSC MAP Ge SGSN-SCP CAP Gf SGSN-EIR MAP Gi GGSN-PDN TCPIP Gp GSN-GSN (Inter PLMN) GTP Gn GSN-GSN (Intra PLMN) GTP Gr SGSN-HLR MAP lu-PS SGSN-RNC RANAP

Estructura de una red R4

GSM GPRS

IPATM Backbone

MGw| IacuteGV

UTRAN

I n t e r f ases en R99

IMN CN

PSTN ISDN

Internet Intranet

Other PLMN

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Radio Bearers 5JVC

C o n v e r s a t i o n a l S p e e c h R A B

C o n v e r s a t i o n a l 8 4 k b p s C S R A B

i z r C S S t r e a m i n g 5 7 6 k b p s R A B

z P S S t r e a m i n g R A B (

J B I I raquo bulljftllj gt laquoni I U E s

I n t e r a c t i v e P S 6 4 1 2 8 3 8 4 k b p s R A B bdquo m

R B S RNC MSCSGSN

Subsistema Acceso UTRAN

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Un RAB es una conexioacuten entre el UE (User Equipment) y el RNC a nivel radio Puede ser de tipo circuito (CS) o de tipo paquete (PS) asimismo de diferentes tasas (velocidades) Asimismo pueden tener diferentes Calidades de Servicio (QoS) y se clasifican en Conversacionales Interactivos Streaming y Background Se puede establecer uno o mas RABs por usuario asiacute como las velocidades de subida y bajada pueden ser diferentes Ej RAB 384kbps PS Interactivo DL RAB 64kbps PS Interactivo UL

Radio Bearers

P a c t e t S w i t c h t 4 I n t e r a c t i v e 6 4 H S 3 8 4 H S

P a c k e t S w i t c h e d 1 2 8 k b p s S t r e a m i n g

Viacutedeo 64 kbps

P a c k e t 8 k b p s

S p e e c h 1 2 2 k b p s

P a c k e t O k b p s

Radio Bearers

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTEacuteL

Clasificacioacuten de RABs por QoS

^ T i m e - d e l a y s e n s i t i v i t y

m SI

g

R e a l - t i m e

Conveisaticmal

yntildedeophampnraquo

StreaTn ing

video

Bst e f f o r t

I rite bull ac t ive

i c k g r o t i n d

downtfoad

De lay to leratvce d i f f e r e n t i a t e s t r a f f i c classes

iquestOSIPTEacuteL

3 urce source coder M

channel coder

jtination source encoder M

channel encoder

Channel

Diagrama de bloques de un sistema de comunicacioacuten

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Layer 3

iacuteogicaiacute Channek

Layer 2

Transport Channek

Layer1

RLC

Capal Fiacutesica Radio UMTS Capa2 RLCMAC Capa3 RRCMMCC

M M

Ouplicciiors Avoidance

PDCP

MAC

PHY

SMC

OSIPTR

Interfase Aire UTRAN

ce

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Correlacioacuten

-1

PN s i g n a t u r e s i g n a

-1

o r e a d s i g n a l giexcl(t = biexcl(t) bull siexcl(t)

La funcioacuten de Correlacioacuten describe la s imi l i tud entre una sentildeal y otra Se refleja en valores entre 0 (sentildeales totalmente diferentes) y 1 (sentildeales iguales)

Para las redes CDMA se usan cod[gos QVSF Walsh o PN (Pseudoaleatorio) para diferenciar a los usuarios entre siacute estos coacutedigos tienen muy baja correlacioacuten entre ellos

C1 x C1 = 1

C1 x C2 = 0 C1 x C4 = 0

d a t a s i g n a l biexcl(t)

Que es CDMA

OSIPTtL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

Spreading Despreading

bull Users iexcl UE1 UE2 UE3

bull UE1 spreading UE1xc1

bull UE2 spreading bull UE2xc2

bull UE3 spreading iexcl UE3xc3

=gtc1raquo c2v c3 are orthogonal with each other

GgtTransmitting signal

UE1 x d + UE2XC2+ UE3xc3

bull UE1 uses el to despread

-CUE1xc1 + UE2xc2 + UE3xc3)xd

= UE1x(c1xc1)+UE2x(c2xc1)+UE3x(c3xc1)

-UE1x1+UE2xO + UE3xO

=UE1

bull UE2 uses c2 to despread UE3 uses c3 to despread

in this way they can get their own signal

Ensanchado y Desensanchado de Sentildeales

ensanchado (Spreading) es el proceso de multiplicar una sentildeal de usuario lUEacutejpor un coacutedigo OVSF (C1) para poder diferenciarlo de otras sentildeales y transmitirlo en el mismo canal de espectro ensanchado en la frecuencia El

iquestBeeensanchado (Despreading) consiste en volver a multiplicar la sentildeal K b i d a por el coacutedigo OVSF para recuperar la sentildeal original

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSiPIIacuteL

Bit siacutembolo chip bull Bit Dato luego de la codificacioacuten base (source coding) bull Siacutembolo Dato luego de la codificacioacuten de canal y

entrelazado (interleaving) bull Chip Dato luego de la dispersioacuten (spreading)

bull Chip rate WCDMA 384 Mcps

Terminologiacutea

OSIPTR

Radio channel

Source coding

Channel coding amp

bull 1

s p r eacute a d i r t l Scrambling Modulation rransifiittint

Source iacuteeco

r iacute i rV i s j j bullbullbull Schannei rlpr aciinn

Despreading 3cscrambliexcln Dcmoi Receiving

Modelo TX RX

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

AMR Codificacioacuten de voz adaptativa multitasa (Adaptive Multirate voice coding) bull Multitasa

bull 8 v e l o c i d a d e s d e c o d i f i c a c i oacute n

bull A h o r r o d e p o t e n c i a e n b u e n a c o n d i c i oacute n r a d i o

bull Adaptativo bull E l s i s t e m a a d a p t a l a t a s a d e l a c o m u n i c a c i oacute n a n t e

d i f e r e n t e s c i r c u n s t a c i a s y e n t o r n o s d e r a d i o

bull M a y o r e f i c i e n c i a e s p e c t r a l

WCDMA Channel Coding

Tiene como objetivo mejorar la correlacioacuten entre siacutembolos de esta manera recuperar la sentildeal cuando estaacute interferida Tipos bull Voz Coacutedigo convolucional (12 13) bull Datos Turbo coacutedigos

OSIPTEacuteL

WCDMA Source Coding

OSIPTfL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

First iaterieavtng BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

449 _bull___ I

450 451 452 453 455 456

Seeotid interleaving

Interleaving es un proceso de entralazado de bits en el f lujo de transmisioacuten de la sentildeal este procedimiento se hace para darle mayor robustez a la sentildeal ante interferencias y perdidas de paquetes en la interfase de radio

OSIPTR

Se tiene dos niveles de codificacioacuten de las sentildeales en WCDMA La Dispersioacuten (Spreading) y el Scrambling Coding Cada nivel de codificacioacuten de canal tiene una funcioacuten

Dispersioacuten en WCDMA

1 2 3 4 5 6 7 8 452 453 454

WCDMA Interleaving

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Orthoqonal variable Spreadinp Factor

i C c n 4 0 trade 1 1 1 1 )

Ccfi20 mdash ( 1 1 )

C 4 1 = ( 1 1 - 1 - 1 )

Cch 1 0 = ( 1 )

P c ntilde 2 1 = ( l iacute - 1 )

C c h 4 2 = ( 1 - 1 1 - 1 )

C c h 4 3 = ( 1 - 1 - 1 1 )

SF = 1 SF = 2 SF bull 4

s i =32

OVSF Codes

auuumlable cixlcs

assigned codes

1 not available codes

toward root

S1- - 4

NF-S

SFgt1laquo

OSIPTR

Spreading Code OVSF

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

DL OVSF por servicio

Typical service

AMR

VP 144kbps

3 3 4 k b p s

HSDPA

D a t a r a t e

1 2 2 k b p s

6 4 k b p s

1 4 4 k b p s

3 8 4 k b p s

1 4 4 m b p s f o r o n e c e l

Downlink SF

16

Cada RAB conectado usa un chiprate determinado (esto asociado a un coacutedigo OVSF dado de determinada longitud Dicha longitud es conocida como Factor de Dispersioacuten (SF) que indica la longitud en chips (bits) del coacutedigo OVSF que usa la sentildeal para su dispersioacuten

QSIPTEL

Spreading + Scrambling DL

S p r e a d i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a u n a c e l d a

H a y 2 5 6 c oacute d i g o s

gt- S c r a m b l i n g C o d e s p e r m i t e n d i f e r e n c i a r c a n a l e s a s o c i a d o s a

d i f e r e n t e s c e l d a s H a y 2 6 2 1 4 3 c oacute d i g o s d e l o s c u a l e s s e u s a n 8 1 9 1

8

3 2

64

123

OSIPUL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Uso instantaacuteneo de codiqos OVSF

- yy bull gt

Spreading Codes permite distinguir canales de datos asociados al mismo usuario Scrambling Codes permiten distinguir sentildeales asociadas a diferentes usuarios (telefonos) Hay 2A24 coacutedigos

Spreading + Scrambling UL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Entorno multitrayectoriacutea

T r a n s m i t t e d

s i g n a n

T i m e

Muacuteltiples trayectos del la radiobase al moacutevil LOS (linea de vista directa) Reflexioacuten y Difraccioacuten

Desvanecimiento (Fading)

i kReceived PowerdBm)

Fasiacute fading

Siow fading

^ Distance(m)

Dado que la sentildeal llega al moacutevil por multitrayectorias en algunos casos las ondas llegan en fase sumaacutendose y amplificaacutendose y en otros casos llegan en contrafase restaacutendose y reduciendo su nivel Este fenoacutemeno se conoce como desvanecimiento

R e c e i v e d

s i g n a l

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Receptor de Rake

El receptor que implementa la tecnologiacutea WCDMA se denomina Rake Receiver que contiene varios subreceptores denominados Fingers pueden ser hasta 6 fingers que reciban sentildeales diferentes Normalmente se implementan 3 fingers

Propagation Path

(D l iacute i i i l d iacuten i iacute ref lect iacuteon ^ u u i

0 f iacute i f f r ac f i n j i 1 u v

OSIPTR

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Diagrama de bloques de un transceptor CDMA

IF smooth filter DAC -Digital upper converter

Upper con verter

Rx filter

Lower converter

IF demix filter

RF AGC

Duplexer

Power amplifier Tx filter

Local oscillatqr

ADC Digital lowe converter

co cu w CD cr 01 =3 CL XJ mdash O o CD lt) ugt o mdashI

Data 10

0SIPTeuroL

_ Local nscillatnr

RF AGC

Diagrama de bloques de un receptor RAKE

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

WCDMA Fast Power Control

Con el control de potencia el sistema reduce la interferencia e incrementa la capacidad del sistema La velocidad de este mecanismo es de 1500 veces por segundo con lo cual se puede combatir eficientemente el fast y slow fading Ahorra bateriacutea del moacutevil aumenta egemoniacutea

W i t h o u t p o w e r c o n t r o 1 W i t h p o w e r c o n t r o l

Control de Potencia

OSIPTtL

Closed Loop = Inner Loop + Ooter Loop

Existen 3 tipos de control de potencia

bullOpen Loop Usado para el acceso de los moacuteviles gestionado por el UE l pound pound 0

bullInner Loop Control de potencia raacutepido 4sectcopy Hz

bullOuter Loop Control de potencia del RNC al Nodo

Outer loop

Open loop

Inner looo

Node 8

OSIPTR

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

NoeteB

J-

OSIPTEL

Funciones de los canales Fiacutesicos Cell broadcast channels

UE

P-CPICH-Primary common pilot channel S-CPICH-secondary common pilot channel

P-CCPCH-Primary common control physical channel SCH- Synchrortisafion Channel

Paging channels

S-CCPCH-Secondaiy common control physical channel

PICH-paging Indicator Channel

Random access channels bull PRACH-Physical random access channel

bull AICH-Acauisitton Indicator Channel Dedicated channels

DPDCH-dedicated phystcal data channel

DPCCH-dedicated physical control channel High speed downlink share channels

HS-SCCH-High speed share control channel

bull HS-PDSCH-Hkjh speed physical downlink share channel

bull BS-DPCCH-High speed dedicated physical control channel

Loacutegica channels i Transport channels i Physical channels

BCCH BCH 1 P-CCPCH

| ^ FACH j S-CCPCH

PCCH j bull PCH j S-CCPCH

CCCH laquo ^ 4 bull RACH j bull PRACH

FACH 1 S-CCPCH

CTCH iacute FACH j S-CCPCH

DCCH DTCH-^mdashr DCH 1 DPDCH

HS-DSCH 1 HS-PDSCH

| RACH FACH j PRACH S-CCPCH

Mapeo de Canales Radio

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

ommon Pilot Channel

OSIPTR

Lleva una secuencia predefinida Tasa fija 30 Kbps SF 256 (usa el coacutedigo C 2560) Hay un CPICH por Celda y es irradiado en toda su cobertura El P-CPICH da referencia de fase para el SCH P-CCPCH AICH PICH DPCH

Pre-defined symbol sequence T s l 0 l a 2560 chips 20 bits

Slot 0 Slot 1 Slot i Slot 14

1 radio trame T r = 10 ms

Potencias de los canales

PCPICH default = 300(30 dBm)

Broadcast Channel default = -31 (-31 dB) lt3 | lt ^ A I C H default = -6 (-6 dB)

5o ing channel default =-04 dB

lt ^ P a g ing iexclndication ch default =-7 (-7 dB)

Primary SCH default =-18 (-18 dB)

ltC^Secondary SCH default =-35 (-35 dB)

HS-SCCH default =2 (2dB)

FACH (control) default =18 (18 dB)

FACH (traffic) default =15 (15 dB)

RBS

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTtL

Handover 3G

En la red UMTS existen diferentes tipos de Handover bull Soft Handover bull Softer Handover bull Hard Handover bull Hard Interfrequency Handover bull Intertechnology Handover (IRAT)

Asimismo se tiene que todos estos handovers son posibles en modo circuito (CS) y modo paquete (PS) para los diferentes RABs soportados En la red HSPA no se tiene softhandover

Handover

OSIPTR

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

El softhandover es un handover que se hace teniendo dos o mas conexiones simultaacuteneamente activas entre el moacutevil y la red pueden ser 2 oacute 3

El softer handover es el soft handover dentro de celdas de un mismo sitio celular

WCDMA Softer Handover

WCDMA Soft Handover

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTR

Interfrequency Handover (Hand HO)

Handover for UEs on dedicated channel Cell re-seleetion m common channel and in idte rmde iacuterfer f requero y Handover is done for mobility Saacutesons - not eapacity

mdash I n t e r f r e q u e n c y toad s b a r i n g m a ntilde a n e sect tcopy Iba lane iacuteng b e t w w n f r e q u e n c e s for c a p a c i t y

Evento 1 A Antildeadir celda al active set Evento 1B Remover celda del active set Evento 1C reemplazar celda del active set

Handover 3G

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

dnvar from GSM to WCDMA because of hlgh toadorsy^ ~

iquestcver frorn WCDMA to GSM bmaim of faad co V a

S WCDMA Network ^ GSM Network

I

bullbullbullUumlP

MuW RAT terminal 4

Directed Retry to GSM

Inter Frequency Load sharing

WCDMARAN Carrier 1

Carrier 2

GSM RAN

Compartic ioacuten de Carga (Load Sharing)

OSIPTtL

WCDMA IRAT Handover

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTR

Ejemplos de conexiones UMTS

Ejemplo de establecimiento RAB

UE X

W C D M A R A N

R B S R N C

Non Access Stratum (NtildeAS) event in ths UE (eg LU y ser aeltort) iacuteriggers signa ling eonnectiort estafa lish me nt

0[

M S C S G S N C

Radiacuteo Resource Control (RRC) Conrtection Establisfimerrt

copy S i g n a l i n g C o n n e c t i o n establ ished

copy lu Signaling Connection estabttshmeitt

Authentication and secunty mode control

^ 6 ^ ) Non A c c e s s S t r a t u m ca l i s e t u p

l i I Rad io A c c e s s Bea re r (RAB) Es tab f i shmen t Cjj

1 mdash mdash mdash - mdash X M J ^ Iacute C mdash R

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

1 UE

Establecimiento de RRC en A i re

I RRC Connection Request

5 R N C

copy Actiacutevate aJgoriawis - PQWlaquo amp Adroiacutessiacuteon Control - lub muuml UU iacutetming $chltraquolti jlmg -Codraquo Control

Radio Lmk setup reqwest

copy[ Bese urce Aacuteltocatiacuteon

copyI Radio Llnk setup response

AAL2 Connection setup and tra nsport chann e synchron eatiacuteoacuten

copy iquest0

StartTXof DLDPCH S t a r t R X o f uuml l DPCH Start RLS Supervisioacuten

copy CH bull RRC Gonriacuteection se tup 1 copy

OSIPTR

6-Tecnologiacutea HSPA

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTR

iquestQue es HSPA

HSPA son las siglas de High Speed Packet Access tecnologiacutea de acceso basada en WCDMA para la mejora de tasas de transferencia de datos Existen 2 tecnologiacuteas relacionadas HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) para los enlaces de bajada y subida respectivamente Estas teacutecnicas se pueden implementar independientemente HSDPA provee velocidades teoacutericas de hasta 144 Mbps y HSUPA de hasta 56 Mbps Para lograr estas velocidades se han modificado los protocolos antildeadido canales radio desarrollado algoritmos y teacutecnicas de modulacioacuten condificacion sobre la estructura de WCDMA

Peakrate 40 kbps 384 kbps ^ 3 sect M b p s m 2842 Mbps gt200 Mbps

Year 1998 2002 2005 2008 2009

Incremental introduction of new standardizad capabilitiacutees

GPRS WCDMA

HSPA

HSPA Evolved

LTE

Evolucioacuten de UMTS

OSIPTEacuteL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Comparacioacuten HSPA UMTS EDGE

Latency (Ping)

DL Throughput

CL UL Throuahput

A Transport Dmenaomg

I i

i

2 s

OSIPTEL

Proyeccioacuten de evolucioacuten de la industr ia 3ampAamp

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Fast Radio Channel Dependen Scheduling

Scheduling of users on 2 ms time oasis

Fast Un Adaptation Data r a raquo adaptad to radio

condftions on 2 ms amo faasis

Shared Channel Transmission Pynamicaly shared i r t ime amp cade

doacutemalo

o o 0 o o o o o o o Q o o o raquo o

H igher -order Modu la t i on 16QAM in eorrtplemantiacuteo QPSK for

higher peak bit rates

OSIPTR

Short TTI (2 ms) Reduced round trip delay

Fast Hybrid ARQ with Soft Combining

Reduced round trip delay

Dynamic Power Allocation Efeciacutesrt power amp

spectrum utilisation

Principios del HDSPA

sectS 1 PUL

Principios de HSDPA

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-PDSCH High-Speed Shared Control Channel(s) - HS-SCCH Associated Dedicated Channel -A-DCH (DPDCH+DPCCH)

HS-DSCHk

RBS 1 RBS 2

Nuevos canales Radio en HSDPA

HS-SCCH control

transport formal IacuteTFRC) HARQ

HS-DSCH Data

HS-OPCCH Feedback

(ACKCQI )

En HSDPA se han iexclmplementado los siguientes canales radio adicionales bullHS-SCCH Canal de control en downlink bullHS-PDSCH Trafico de datos en downlink Canal Compartido

ltgt laquoHSDPCCH Canal de control Node B dedicado en uplink (feedback)

MAC M

HS-

t i

- 3 HS- - 3

12 IZ L1 u

ate mes t

LZ

Lt

RLC MAC

UE

A-DCH

Nuevos canales Radio en HSDPA

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

DPCH

bull Code Used for HS-DSCH bull Code Used for otier channels

Channefeation codes

H S - D S C H TT I 2ms

Reduce el Intervalo de Tiempo de Transmisioacuten (TTI)

OSIPTfL

Modulacioacuten y codif icacioacuten adaptat iva

UE CQiexcl =1

CPICH power UE capsb l t y Stock size Modulation

=gt BLER 01

HS-DCCH

UE2 CQt =20

Node B Channel quality (COI DCH pomar)

Available resources Raquiacutered QoS

COI Transport

Stock Size

HSDPA

1 137 1 QPSK

S 7S2 2 QPSK

15 3319 5 QPSK

22 7188 g W-QAM

38 25558 5 IacuteO-OAM

TFRC Cotiacute rale

Data rate

TFRC Cotiacute rale 1 coda iacute -oc5 15 iexclsedes

Mampps

1 QPSK m t 8 olaquo 13

2 QMK ta 23T 12 38

iacute CPSK 34 358 18 S3-

4 18QAM iacute2 477 24 72

s 16QAM 34 712 38

UE category 10

LE UE3

UumlE-I

SFlaquo1 SF=2 SF=4 SF=8 SF-tS SF2 SF=S4 SF-123 SF=258

Factor de dispersioacuten f i j o

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTEL

Fast Seheduling ltamp Liacutenk Adaptat ion

2ms

bull V bull

Round Robiacuten Lower thnoughput

Max Cl Higher throughput unfair

FCDSP-FR Compromise between iexclhroughput and faimsss

P-FR FCDS

Proportiacuteonai Fair Scheduiing Fair Channel Dependent Scheduiing

OSIPTEL

UL DPCCH UE1

UL DPCCH UE2 i i t

HS-PDSCH

Chase Combining (CC) Incrementa Redundancy (IR)

H ARQ significa Hybrid Automatic Repeat Request

UumlE2 HARQ channel 1

UE1

HARQ channel 1 HARQ channel 2 HARQ channel 3 HARQ channel 4

H - A R Q

- saacute

I i J

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Modulacioacuten HSPA

OSIPTEL

QPSK 2 bitssymbol

16QAM 4 bitssymbol

64QAM 6 bitssymbol

Releacutease 99 QPSK Channel bit rate of 480 kbps(SF 16)

Reiacute 7 HSPA modulation Dowlink - QPSK 16QAM amp 64QAM

Uplink - QPSK amp 16QAM

Reiacute 56 HSPA Modulation Dowlink-QPSK amp16QAM

Uplink-QPSK Channel bit rate of 960 kbps (SF 16)

Use of higher order modulation and high-rate error-correction coding for good radio channel condit ions

=gt Improved user data rate higher overall throughput

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSDPA

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTEL

Categoriacuteas de los terminales

i

Classes

HS-DSCH category

Maacuteximum number of HS-DSCH

codes received

Miacutenimum Inter-TTI interval

L1 peafc rates (Mbps)

ARO type at maacuteximum data

rate QPSK 1 16QAM

12 Mbps

Category 1 5 3 12 Soft Boih

12 Mbps Category 2 5 3 12 IR BoBl

12 Mbps Category 3 5 2 18 Soft Both

12 Mbps

Category 4 5 2 18 IR Both

36 Mbps Category 5 5 1 35 Soft Batiacute

36 Mbps Category 6 5 1 36 IR Botfi

7 Mbps Category 7 10 1 73 Soft Both

7 Mbps Category 8 10 1 73 IR Bafh

10 Mbps Category 9 15 1 102 Soft Both

10 Mbps Category 10 15 1 140 IR Boiacuteti

QPSK Category 11 5 2 09 Soft QPSK

QPSK Category 12 5 1 18 Soft QPSK

OSIPTEL

Clases de terminales HSDPA

HSDPA Category Modulation Inter-TTI Transport

Block size 5 Codes 10 Codes 15 Codes HSDPA Category

Transport Block size

11 QPSK oniy 2 3630 09 Mbps

12 QPSKonly 1 3630 18 Mbps

12 QPSK16QAM 3 7298 12 Mbps

34 QPSK16QAM 2 7298 18 Mbps

[ 56 QPSK16QAM 1 7298 36 Mbps 78 QPSK716QAM 1 14411 72 Mbps 9 QPSK16QAM 1 20251 101 Mbps 10 QPSK16QAM 1 27952 140 Mbps

HSUPA Category Codes Data rate

with 10 ms Data rate with 2 ms Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

HSUPA Category Theoretical peak downlink

bit rate up to 14 Mbps bull Initially 18 Mbps and 36

Mbps capabilit ies with 5

1 2

1 xSF4 2xSF4

073 Mbps 146 Mbps 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5 3 2xSF4 146 Mbps

Theoretical peak downlink bit rate up to 14 Mbps

bull Initially 18 Mbps and 36 Mbps capabilit ies with 5

4 2xSF2 2 Mbps 29 Mbps codes 5 2 x SF2 2 Mbps 6 2 x SF4 + SF2 2 Mbps 576 Mbps

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTEL

Implementaciacuteon de HSPA

bulla-

Node B

Upgrade Tune up

-Scheduiing -QoS classes

Node B RNC

Service platforms

IMS Portaacuteis Delivery systems Presence DRM

Upgrade Inteacutegrate

Evaluacuteate usabiliry Tune up Serviacute ng PS domaintilde

Tntildebva-

HSPA Network upgrade

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPlfL

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R5 H S P A R6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 5 7o Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R7

Enhanced FACH Continuous packet

connectivity L2 optimizatton Fiat architecture MIMO Higher order

modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) +

Further HSPA evolution

3 G P P R8

tiacute i- bull bull

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimization Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007 HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P G P P R7 R8

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2 0 1 0

Commercial 3 G P P R5

3 G P P R6

3 G P P R7

3 0 PF^ R8

Versiones de protocolos 3GPP

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Rel7 HSPA+ MIMO -

EDGE

GPRS

GPRSEDGE R99 UMTS

Rel8 MRxZ + Eqyauumlzer

Rel6 MRxD

Rel5

HSPA

OSIPTR

Basic HSDPA+HSUPA

H S P A R 6

HSDPA 14 Mbps

HSUPA 576 Mbps MBMS

HSPA evolution

H S P A R 7

Enhanced FACH Coniacuteinuous packet

connectivity L2 optimizaron Fiat architecture MIMO Higher order modulation VolP capacity MBMS evolution Evolved EDGE

Long term evolution (LTE) + Further HSPA evolution

3 G P P R 8

LTE New PS only radio Further HSPA evolution Uplink L2 optimiacutezation Enhanced RACH HSPA and l-HSPA

carrier sharing

Versiones de protocolos 3ampPP

H S P A R 5

N

O

3 O

lt a

i lt

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3ampPP

HSUPA commercial 2007

HSPA evolution commercial 2009

3GPP schedule

3 G P P R 7

G P P R 8

2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2006 2007 2 0 0 8 2009 2010

Commercial 3 G P P

R5 3 G P P

R6 3 G P P

R7 3 G P P

R8

Comparacioacuten de eficiencia espectral en t re tecnologiacuteas

250

200

150

100

50

0

SAIC = Single Antenna Interference Cancellation AMR= Adaptive Multi-Rate Vocoder

AMRS9

AMR122

Rel7 AMRS9 Reiacute7 AMR122 Rere AMR59

Rel6 AMR122

GSM R99 UMTS VolP on HSPA

AMRS9 +SAIC

AMR59

AMR122

N X 2 o

c w Q C

mdash

Ul

3 G P P R 5

3 G P P RR

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTEL

GPRS EDGE R99 UMTS

Reiacute5 HSPA

(HSDPA)

Reiacute6 HSPA

HSUPA)

Reiacute 7 HSPA

(HSPA+)

Downlink Practlcal 91 kbps 237 kbps 384 kbps 72 Mbps 72 Mbps TBD

Downlink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 27 Mbps 144 Mbps 144 Mbps 288 Mbps

Uplink Practica 91 kbps 237 kbps 384 kbps 384 kbps 2 Mbps TBD

Uplink

Theory per

Standards 182 kbps 474 kbps 2 Mbps 2 Mbps 578 Mbps 115 Mbps

QUEUumlL Comparacioacuten de velocidades ent re tecnologiacuteas

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTEacuteL

Evolucioacuten a AG

S La UIT definioacute los requerimientos para que una tecnologiacutea pueda ser considerara de 3G en el IMT 2000

s A la fecha no hay una definicioacuten similar para 4G pero en el 2006 la UIT definioacute el concepto IMTAdvanced que intentan describir los requerimientos del 4G

v Para este antildeo se espera la definicioacuten de 4G por la UIT Estaacute claro que los sistemas 4G deben ser construidos en base a tecnologiacutea de acceso OFDMA

^ Las teacutecnicas de acceso que se perfilan a competir en 4G son LTE y WiMAX

OSIPTEL

6- Evolucioacuten a 4G

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OS 1 PUL

Arqu i tec tura de red en AG

HSPA (3GPP R6)

HSPA+ (3GPP R7)

G G S N

S G S N

R N C

G G S N

LTE (3GPP R8)

SAE G W

WiMAX

bull A S N G W

Node-B

RNC t i l I1C t i QMS

iexcltito N B

pass for mtr plantildee

Ciphering and IP header compression

Node-B with R N C functions

eNode-B Base station

aacuteiation

LTE usa OFDMA en DL

OSIPTtL

OFDMA fjanbol

4

Power

User l

User 2

User 3

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTEL

Evolved Packet Core - Arqu i tec tura simpli f icada

LTE Radfo Access Network

Evolved Packet Core (EPC)

HSS AAA PCRF

bullControl plantildee User plantildee SAE Gateway

Services in Packet Data Network

IMS Operator ser ices

TJiexcl Internet

Company intranets

OSIPTEL

Versiones de protocolos 3GPP hacia LTE

HSPA downlink data rate increases with 2x2 MIMO and 64QAM up to 42 Mbps and uplink data rate with 16QAM up to 11 Mbps LTE further increases the data rate beyond 100 Mbps with larger

bandwidth of 20 MHz

3GPP R5 3GPP R6 3GPP R7 1 3GPP R8

14 Mbps

04 Mbps

14 Mbps

rate

57 Mbps

28 Mbps1

11 Mbps

LTE 170 Mbps HSPA 42 Mbps2

LTE 50 Mbps

With 2x2 MIMO and 16QAM 2With 2x2 MIMO and 64QAM likely for R8

Serviacute ng GW

PON GW

MME

etMode-B

LTE iacute bull

UpUnkpeakrate

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

OSIPTEL

VolP y videoconferencia de alta calidad Videostreaming de alta calidad Navegacioacuten web alta velocidad On line gaming

Volumen de datos por servicio por usuario (downlink MByte)

Text messages per month)

Multimedia messages (15 per month)

SmsJI-screesn browsirfg (30 minutes per month)

Handset downiacuteoads (10 per month)

Audio traeks per morrtti)

Voice 30Q minutes per month) 2109

TVvideo (150 minutes per month) 14063

00 01 10 100 1000 10000

001 lt80

(5

023

023

049

900

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL

Dispositivos que pueden incluir chipset LTE

OSIPTEL