La Tercera Generación de la Tecnología de Telecomunicaciones Móviles
La tecnología 3G se le llama así porque es la tercera generación de los estándares de hardware de telecomunicaciones y además es la tecnología en general para las redes móviles, que continua 2.5G. La tecnología 3G se basa en un conjunto de estándares de la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones), Telecomunicaciones), que pertenecen al IMT-2000. Las redes 3G permiten a los operadores de red proporcionar a los usuarios una gran gama de los últimos servicios de telecomunicaciones, ya que aumenta la capacidad de red a través de un aumento de la eficiencia espectral. Dentro de los servicios incluidos en la tecnología 3G están los de vídeo llamadas, telefonía inalámbrica de voz de área amplia y conexión de datos de banda de manera inalámbrica, todo incluido dentro del entorno móvil. Más características incluidas son capacidades HSPA de transmisión de datos que pueden enviar velocidades de datos alcanzando 14,4 Mbps en el enlace descendente y 5,8 Mbps en el enlace ascendente. Historia
El primer servicio de radiotelefonía se introdujo en los EE.UU. a finales de la década de 1940, y estaba destinado a conectar a los usuarios móviles en los vehículos con la red de telefonía pública fija. En la década de 1960, un nuevo sistema, puesto en marcha por Bell Systems, denominado IMTS (Improved Mobile Telephone Service), trajo muchas mejoras, como la marcación directa y un mayor ancho de banda. Los primeros sistemas celulares analógicos se basaron en IMTS y fueron desarrollados a finales de 1960 y principios de 1970. Estos sistemas eran "celulares", porque el área de cobertura se dividía en áreas muy pequeñas o "células ", cada una de las cuales está a cargo de un transmisor de baja potencia y un receptor. Esta primera generación (1G) de sistemas análogos para comunicaciones móviles vio dos mejoras claves durante la década de 1970: la invención del microprocesador y la digitalización de la relación de control entre el teléfono móvil y el lugar de la celda. La Segunda generación (2G) sistemas celulares digitales se desarrollaron por primera vez en el final de la década de 1980. Estos sistemas digitalizaron no sólo el enlace de control, sino también la señal de voz. El nuevo sistema proporciona una mejor calidad y mayor capacidad a menor costo para los consumidores. Los sistemas de tercera generación (3G) promueven servicios de comunicaciones más rápidas, incluyendo voz, fax e Internet, en cualquier momento y en cualquier lugar con una conectividad mundial sin limitaciones. El estándar global IMT-2000 de la UIT para 3G ha abierto el camino para permitir que las aplicaciones y servicios innovadores (como entretenimiento multimedia, información y servicios basados en la geolocalización).
Las primeras redes 3G surgieron después delas redes 2.5, tales como GPRS (Global Packet Radio Service) por lo que sistemas 2G y 3G coexistirán por mucho tiempo. Esta tecnología 3G es el resultado del trabajo de investigación y desarrollo llevado a cabo por la UIT a principios de 1980. Las especificaciones y estándares de la tecnología 3G se estuvieron desarrollaron en un período quince años. Las especificaciones técnicas se pusieron a disposición del público con el nombre de IMT- 2000, asignándosele un espectro de comunicación entre los 400 MHz a 3 GHz. Tanto las compañías de telecomunicación y el gobierno aprobaron el estándar 3G. La primera red 3G pre-comercial fue lanzada por NTT DoCoMo en Japón en 1998, con la marca FOMA. Fue la primera disponible en mayo de 2001 como prueba de la tecnología W-CDMA. El primer lanzamiento comercial de 3G fue también por NTT DoCoMo en Japón el 1 de octubre de 2001, aunque con un alcance limitado. La primera red pre-comercial Europea era una red UMTS en la Isla de Man de Manx Telecom, un operador móvil propiedad de British Telecom. La primera red comercial (UMTS basada en W-CDMA) en Europa la abrió la empresa por Telenor en diciembre de 2001. La segunda red en salir comercialmente fue por SK Telecom de Corea del Sur en enero de 2002, usando la tecnología 1xEV-DO basados en CDMA. En mayo de 2002, la segunda red 3G de Corea del Sur fue por KT en EV-DO y por lo tanto los surcoreanos fueron los primeros en ver la competencia de mercado entre los operadores de 3G. La primera red comercial 3G Estados Unidos fue por Monet Mobile Networks, con la tecnología CDMA2000 1x EV-DO, pero ese proveedor de red más adelante cerró sus operaciones. El segundo operador de red 3G en los EE.UU. fue Verizon Wireless en julio de 2002 también en CDMA2000 1x EV-DO. AT&T Mobility es también una compañía que montó su propia red 3G UMTS, habiendo completado su actualización de la red 3G HSUPA. La primera red de demostración pre-comercial en el hemisferio sur fue construido en Adelaide, en Australia por m.Net Corporación en febrero de 2002 usando UMTS en 2100 MHz. Esta era una red de demostración para el IT World Congress 2002. La primera red comercial 3G fue lanzado por Hutchison Telecommunications bajo la marca de nombre Three o "3" en junio de 2003. Emtel fue quien lanzó la primera red 3G en África. El estándar IMT-2000 " Telecomunicaciones Móviles Internacionales ", en el cual se define el sistema de tercera generación de comunicaciones móviles, había en la UIT a mediados de la década de 1980. Después de más de diez años de investigación, se tomó la decisión en el año 2000 realizar la aprobación de las especificaciones técnicas de los sistemas de tercera generación bajo la marca ya mencionada, IMT- 2000. El espectro entre 400 MHz y 3 GHz es técnicamente el adecuado para la tercera generación.
Toda la industria de las telecomunicaciones, incluyendo los industriales y los organismos nacionales y regionales que establecen normas, concentró su esfuerzo en evitar la fragmentación que hasta ahora habían caracterizado el mercado de telefonía móvil. Esta aprobación significó que por primera vez, la plena interoperabilidad y el interfuncionamiento de los sistemas móviles podrían alcanzarse. IMT- 2000 ha sido el resultado de la colaboración de muchas entidades, dentro de la UIT (UIT-R y UIT-T), y fuera de la UIT (3GPP, 3GPP2, UWCC).
El IMT- 2000 ofrece la capacidad de proporcionar servicios y aplicaciones de valor agregado sobre la base de una norma única. El sistema prevé una plataforma convergente para la distribución de servicios fijos, móviles, de voz, datos, Internet y multimedia. Una de sus visiones clave es proporcionar raoming mundial sin grietas, lo que permite a los usuarios moverse a través de fronteras, mientras que utilizan el mismo número y teléfono. Las tecnologías IMT-2000 proveen mayores tasas de transmisión: una velocidad mínima de 2 Mbps para los usuarios fijos y 348 kbps en un vehículo en movimiento. Los sistemas de segunda generación sólo proporcionan velocidades que van desde 9,6 kbps hasta 28,8 kbps. El estándar IMT-2000 fue desarrollado teniendo en consideración las siguientes características clave:
Flexibilidad, Debido a la movilidad y la interacción que existe entre mercados extranjeros en la actualidad, la norma IMT-2000 proporcionando un sistema altamente flexible, capaz de soportar una amplia gama de servicios y aplicaciones, acomodando cinco posibles interfaces de radio basados en tres tecnologías de acceso diferentes como FDMA, TDMA y CDMA. Asequibilidad, Hubo acuerdo en la industria que los sistemas 3G tienen que ser asequibles, con el fin de fomentar su adopción por parte de los consumidores y los operadores. Compatibilidad con los sistemas existentes, Los servicios IMT-2000 tienen que ser compatibles con los sistemas existentes. Sistemas 2G, como el estándar GSM que seguirán existiendo durante algún tiempo y la compatibilidad con estos sistemas debe garantizarse a través de caminos eficaces y transparentes de migración. Diseño modular, La visión de los sistemas IMT-2000 es que deben ser fácilmente ampliables con el fin de permitir el crecimiento de los usuarios, las áreas de cobertura, y nuevos servicios, con una inversión inicial mínima.
Arquitectura Red 3G
Una red UMTS consta de tres dominios que interactúan; Núcleo de Red (CN), Red de Acceso de Radio Terrestre UMTS (UTRAN) y el Equipo del usuario. La función principal del núcleo de red es proporcionar conmutación, encaminamiento y de tránsito para el tráfico del usuario. El Núcleo de Red también contiene las bases de datos y las funciones de gestión de red. La arquitectura básica del Núcleo de Red de UMTS se basa en la red GSM con GPRS. Todo el equipo tiene que ser modificado para el funcionamiento y los servicios UMTS. La UTRAN proporciona el método
de acceso a interfaz aéreo para equipos de usuario. La Estación Base se conoce como Nodo B y el control de los equipos de los Nodos B se llama controlador de red de radio (RNC).
La UTRAN
La UTRAN es la red de acceso de radio basada en los elementos de la red 2G GSM, y su arquitectura se divide en Sistemas Redes individuales de Radio, donde cada uno es controlado por una Radio Network Controller (RNC), conectado a varios Nodo B, donde un Nodo B es aproximadamente equivalente a una Estación Base (BTS) y el RNC similares en la jerarquía arquitectónica de Un Controlador de Estación Base (BSC). La interfaz entre el RNC y el Nodo B está definida, y se le asigna la etiqueta de lub. Otra novedad significativa es una interfaz, que se requiere para hacer frente al traspaso suave (soft handover), denominado lur; siendo una nueva característica de los sistemas CDMA, que surge debido a que las celdas adyacentes están operando en la misma banda de frecuencia portadora. El Nodo B
El término nodo B se refiere al equipo de la estación base que se comunica con el equipo del subscriptor a través de la enlace de radio (y por supuesto con la red principal a través de un enlace de telecomunicaciones). Este proporciona recursos de radio para una red UMTS, y utiliza la asignación de canales UMTS para comunicarse con el teléfono, proporcionando todo el procesamiento de RF, lo que permite la transmisión y recepción de información hacia y desde el terminal móvil. Esta información está codificada utilizando el esquema W-CDMA. El RNC
El RNC controla el funcionamiento de múltiples nodos B, la gestión de recursos, tales como la asignación de capacidad de llamadas de datos, y proporcionando señalización crítica como el establecimiento de llamada, además de la conmutación y la funcionalidad de enrutamiento de tráfico.
En comparación con los sistemas 2G, es aproximadamente equivalente a la BSC, pero también incluye algunas funciones del Centro de Conmutación Móvil (MSC). En particular, este habilita el Manejo autónomo de Recursos de Radio por la UTRAN permitiendo a los RNC comunicarse directamente a través de la interfaz Iur. Esto elimina de esa carga al núcleo de la red de. Así que todos los procesos de traspaso, incluso cuando se mueve entre las celdas que son controladas por diferentes RNC, se mantienen dentro de la UTRAN. El Núcleo de Red
La Núcleo de Red UMTS, en su primera versión, se toma directamente de la arquitectura y elementos del diseño de la GSM Fase 2+. Definiendo dos dominios, con conmutación de circuitos (CS) y de conmutación de paquetes (PS). Este último es proporcionado por la aplicación de GPRS dentro de la red GSM. Estos dos dominios de transporte y de señalización interactúan con una serie de bases de datos, que a veces son agrupan bajo el Home Server Subsystem (HSS) quien contiene servicios de base de datos HLR relacionados con el abonado, los servicios subscritos y autenticación; y con plataformas de servicios, tales como el Servicios de Ambiente CAMEL (CSE), que proporcionan servicios y apoyo para el ambiente virtual. Los dos elementos clave del dominio de conmutación de circuitos son los siguientes: 1. MSC de Servicio (MSC), es el nodo de conmutación en el que las interfaces del núcleo de red en la parte de la red de acceso en que se encuentra la estación móvil. El MSC de servicio interactúa con, o incluye, una base de datos llamada Registro de Ubicación de Visitante (VLR), que contiene información relativa a las estaciones móviles a las que actualmente está sirviendo. 2. Gateway MSC (GMSC), es el nodo de conmutación que conecta la Núcleo de Red UMTS con una externa de conmutación de circuitos de red, tales como ISDN o PSTN. Los dos elementos clave y equivalentes en el dominio de conmutación de paquetes son: 1. Nodo de Soporte GPRS (SGSN), que es el enrutador de paquetes que sirve interfaz al Núcleo de Red con la parte de acceso de red en donde la estación móvil esta localizada. 2. Gateway GSN (GGSN), es otro enrutador de paquetes, que conecta el Núcleo de Red UMTS con una red externa de conmutación de paquetes como la Internet, X.25 o similares. En muchas redes el MSC / VLR y el SGSN estarán interactuando, con el fin de garantizar una gestión más integrada y actualización de información entre los servicios de PS y CS. La interfaz que conecta el núcleo y el acceso de radio de la red (en el MSC de Servicio y el SGSN) se conoce como el interfaz Iu. Esta interfaz se subdivide en las IuPS y luSC, con el fin de soportar a cada dominio en el núcleo red.
Una nueva característica importante de UMTS es que la el núcleo de red y la red de acceso de radio se mantienen completamente separados e independiente unidos por medio a esta interfaz Iu, permitiendo a cualquier núcleo de red UMTS ser conectado a cualquier red acceso de radio UMTS, elementos que a su vez pueden servir a una o más celdas. A pesar de que estos elementos son completamente nuevos diseños, aunque la relacion con la red 2G puede ser identificada. El Equipo del Usuario
El estándar UMTS no limita la funcionalidad del equipo de usuario en ningún modo. Los terminales pueden trabajar como una parte homóloga del interfaz de aire para el Nodo B y tienen muchos tipos diferentes de identidades. La mayoría de estos tipos de identidad UMTS se toman directamente de especificaciones GSM. Dentro de estas se encuentran:
International Mobile Subscriber Identity (IMSI) Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) International Mobile Station Equipment Identity (IMEI) Packet Temporary Mobile Subscriber Identity (P-TMSI) Temporary Logical Link Identity (TLLI) Mobile station ISDN (MSISDN) International Mobile Station Equipment Identity and Software Number (IMEISV)
