Arquitectura De La Red 3G UMTS / Componentes, Subsistema Y Red.

Con el cambio de 2G a 3G, el énfasis de los sistemas pasó de centrarse en las comunicaciones móviles de voz a los datos móviles y la conectividad general. Las bases de la red UMTS se establecieron cuando se lanzó el GSM.

Esta red proporcionaba los elementos de acceso básicos, así como la voz con conmutación de circuitos. La incorporación de los paquetes de datos con GPRS exigió la adición de entidades de red adicionales. La combinación de estos dos elementos de red constituyó la base de la arquitectura de la red 3G UMTS.

La red de acceso por radio cambió considerablemente, ya que se utilizó una interfaz de radio completamente nueva basada en el uso de CDMA. También se cambió el nombre del teléfono por el de equipo de usuario, lo que indicaba un cambio en su uso, que pasó de ser sólo un teléfono de voz a un equipo de datos que podía ser un teléfono, una PDA o un ordenador portátil, ya que muchos ordenadores portátiles necesitaban un dongle 3G para conectarse a un puerto USB.

Índice De Contenidos

    Componentes de la red 3G UMTS

    La arquitectura de la red UMTS puede dividirse en tres elementos principales:

    • Equipo de usuario (UE): El equipo de usuario o UE es el nombre que recibe lo que antes se denominaba móvil o celular. El nuevo nombre se eligió porque la funcionalidad del equipo de usuario es considerablemente mayor. También puede ser cualquier cosa entre un teléfono móvil utilizado para hablar y un terminal de datos conectado a un ordenador sin capacidad de voz.
    • Subsistema de red de radio (RNS): El RNS, también conocido como Red de Acceso Radioeléctrico UMTS, UTRAN, es el equivalente al anterior Subsistema de Estación Base o BSS en GSM. Proporciona y gestiona la interfaz aérea para toda la red.
    • Red central: La red central proporciona todo el procesamiento y la gestión central del sistema. Es el equivalente al Subsistema de Conmutación de Red o NSS de GSM.

    La red central es la entidad global que hace de interfaz con las redes externas, incluida la red de telefonía pública y otras redes de telecomunicaciones celulares.

    Componentes de la red 3G UMTS

    Equipo de usuario, UE

    El equipo de usuario o UE es un elemento importante de la arquitectura global de la red 3G UMTS. Constituye la interfaz final con el usuario. En vista del gran número de aplicaciones y facilidades que puede realizar, se decidió llamarlo equipo de usuario en lugar de móvil.

    Lee: Que Es Y Como Funciona CDMA2000 1X / 1XRTT - Todo Lo Que Necesitas Saber

    Sin embargo, es esencialmente el teléfono (en la terminología más amplia), aunque al tener acceso a comunicaciones de datos de mucha mayor velocidad, puede ser mucho más versátil y contener muchas más aplicaciones. Se compone de una serie de elementos diferentes, como los circuitos de radiofrecuencia, el procesamiento, la antena, la batería, etc.

    Hay una serie de elementos dentro del UE que pueden describirse por separado:

    Circuitos de RF del UE: Las áreas de RF manejan todos los elementos de la señal, tanto para el receptor como para el transmisor. Uno de los principales retos del amplificador de potencia de RF era reducir el consumo de energía. La forma de modulación utilizada para W-CDMA requiere el uso de un amplificador lineal.

    Éstos consumen intrínsecamente más corriente que los amplificadores no lineales que pueden utilizarse para la forma de modulación empleada en GSM. Por ello, para mantener la duración de la batería, se introdujeron medidas en muchos de los diseños para garantizar una eficiencia óptima.

    Procesamiento de la banda base: El procesamiento de la señal de la banda base consiste principalmente en circuitos digitales. Es bastante más complicado que el utilizado en los teléfonos de generaciones anteriores. También en este caso se ha optimizado para reducir al máximo el consumo de corriente.

    Batería: Aunque el consumo de corriente se ha minimizado en la medida de lo posible dentro de los circuitos del teléfono, se ha producido un aumento del consumo de corriente de la batería. Dado que los usuarios esperan la misma duración entre cargas de las baterías que la experimentada en los teléfonos de la generación anterior, esto ha hecho necesario el uso de una nueva y mejorada tecnología de baterías.

    Ahora se utilizan baterías de iones de litio (Li-ion). Estos teléfonos siguen siendo pequeños y relativamente ligeros, pero conservan o incluso mejoran la vida útil entre cargas.

    Módulo Universal de Identidad del Suscriptor, USIM: el equipo de usuario también contiene una tarjeta SIM, aunque en el caso del UMTS se denomina USIM (Módulo Universal de Identidad del Suscriptor). Se trata de una versión más avanzada de la tarjeta SIM utilizada en GSM y otros sistemas, pero incorpora los mismos tipos de información. Contiene el número de identidad de abonado móvil internacional (IMSI) y el número internacional de estación móvil (MSISDN).

    Otra información que contiene la USIM es el idioma preferido para permitir que se muestre la información en el idioma correcto, especialmente en caso de itinerancia, y una lista de redes móviles terrestres públicas (PLMN) preferidas y prohibidas.

    La USIM también contiene un área de almacenamiento de mensajes cortos que permite que los mensajes permanezcan con el usuario incluso cuando se cambia el teléfono. Asimismo, se almacenan los números de la "agenda telefónica" y la información de los números de las llamadas entrantes y salientes.

    El UE puede adoptar diversas formas, aunque el formato más común sigue siendo una versión de "teléfono móvil", aunque con muchas capacidades de datos. También se están utilizando ampliamente otros dongles de banda ancha

    Subsistema de red de radio 3G UMTS

    Se trata de la sección de la red 3G UMTS / WCDMA que hace de interfaz entre el equipo de usuario y la red central. La red global de acceso radioeléctrico, es decir, todo el subsistema de red radioeléctrica, se conoce como red de acceso radioeléctrico UTRAN UMTS.

    El subsistema de red radioeléctrica también se conoce como red de acceso radioeléctrico UMTS o UTRAN.

    Red básica 3G UMTS

    La arquitectura de la red central de 3G UMTS es una migración de la utilizada para GSM con otros elementos superpuestos para permitir la funcionalidad adicional que exige UMTS.

    Teniendo en cuenta las diferentes formas de transporte de datos, la red central UMTS puede dividirse en dos áreas diferentes:

    • Elementos de conmutación de circuitos: Estos elementos se basan principalmente en las entidades de la red GSM y transportan datos de forma conmutada por circuitos, es decir, por un canal permanente durante la duración de la llamada.
    • Elementos de conmutación de paquetes: Estas entidades de red están diseñadas para transportar datos en paquetes. Esto permite un uso mucho mayor de la red, ya que la capacidad puede compartirse y los datos se transportan en forma de paquetes que se enrutan según su destino.

    Algunos elementos de la red, especialmente los que están asociados al registro, son compartidos por ambos dominios y funcionan de la misma manera que lo hacían con GSM.

    Red básica 3G UMTS

    Elementos de conmutación de circuitos

    Los elementos de conmutación de circuitos de la arquitectura de la red central UMTS incluyen las siguientes entidades de red:

    • Centro de conmutación móvil (MSC): Es esencialmente el mismo que el de GSM, y gestiona las llamadas con conmutación de circuitos en curso.
    • MSC de pasarela (GMSC): Es la interfaz con las redes externas.

    Elementos de conmutación de paquetes

    Los elementos de conmutación de paquetes de la arquitectura de la red central 3G UMTS incluyen las siguientes entidades de red:

    Nodo de soporte GPRS de servicio (SGSN): Como su nombre indica, esta entidad se desarrolló por primera vez cuando se introdujo el GPRS, y su uso se ha trasladado a la arquitectura de red UMTS. El SGSN proporciona una serie de funciones dentro de la arquitectura de red UMTS.

    • Gestión de la movilidad: Cuando un equipo de usuario se conecta al dominio de conmutación de paquetes de la red central UMTS, el SGSN genera información de gestión de la movilidad basada en la ubicación actual del móvil.
    • Gestión de la sesión: El SGSN gestiona las sesiones de datos proporcionando la calidad de servicio requerida y también gestionando lo que se denomina contextos PDP (Packet data Protocol), es decir, los conductos por los que se envían los datos.
    • Interacción con otras áreas de la red: El SGSN es capaz de gestionar sus elementos dentro de la red sólo mediante la comunicación con otras áreas de la red, por ejemplo, el MSC y otras áreas de conmutación de circuitos.
    • Facturación: El SGSN también es responsable de la facturación. Para ello, supervisa el flujo de datos de los usuarios a través de la red GPRS. Los CDR (registros de detalles de llamadas) son generados por el SGSN antes de ser transferidos a las entidades de cobro (Charging Gateway Function, CGF).

    Nodo de soporte GPRS de pasarela (GGSN): Al igual que el SGSN, esta entidad también se introdujo por primera vez en la red GPRS. El Nodo de Soporte GPRS de Pasarela (GGSN) es el elemento central dentro de la red de conmutación de paquetes UMTS.

    Se encarga del interfuncionamiento entre la red de conmutación de paquetes UMTS y las redes externas de conmutación de paquetes, y puede considerarse como un router muy sofisticado. En funcionamiento, cuando la GGSN recibe datos dirigidos a un usuario específico, comprueba si el usuario está activo y, a continuación, reenvía los datos a la SGSN que da servicio al UE concreto.

    Elementos compartidos

    Los elementos compartidos de la arquitectura de la red central 3G UMTS incluyen las siguientes entidades de red:

    Registro de localización de origen (HLR): Esta base de datos contiene toda la información administrativa de cada abonado junto con su última ubicación conocida. De este modo, la red UMTS es capaz de enrutar las llamadas al RNC / Nodo B correspondiente. Cuando un usuario enciende su UE, éste se registra en la red y a partir de ahí es posible determinar con qué Nodo B se comunica para que las llamadas entrantes puedan ser enrutadas adecuadamente.

    Incluso cuando el equipo no está activo (pero sí encendido), se vuelve a registrar periódicamente para asegurarse de que la red (HLR) conoce su última posición con su ubicación actual o última conocida en la red.

    Registro de identidad del equipo (EIR): El EIR es la entidad que decide si un determinado equipo UE puede ser admitido en la red. Cada equipo UE tiene un número conocido como Identidad Internacional de Equipo Móvil. Este número, como ya se ha dicho, se instala en el equipo y es comprobado por la red durante el registro.

    Centro de autenticación (AuC) : El AuC es una base de datos protegida que contiene la clave secreta también contenida en la tarjeta USIM del usuario.

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