Medidas de calidad y cobertura en redes de telefonía móvil ...bibing.us.es/proyectos/abreproy/11909/fichero/Volumen+1%2F2.pdf · manera más acentuada entre los parámetros de voz

Campaña de Benhmarking

Celia Moreno Jiménez

28

Existen planes para desarrollar perfiles de certificación y de

interoperabilidad para equipos que cumplan el estándar IEEE 802.16e

(lo que posibilitará movilidad), así como una solución completa para

la estructura de red que integre tanto el acceso fijo como el móvil. Se

prevee el desarrollo de perfiles para entorno móvil en las frecuencias

con licencia en 2,3 y 2,5 Ghz.

Las características básicas que ofrece WiMax son:

Distancias de hasta 80 kilómetros, con antenas muy

direccionales y de alta ganancia. Velocidades de hasta 75 Mbps, 35+35 Mbps, siempre que el

espectro esté completamente limpio.

Facilidades para añadir más canales, dependiendo de la

regulación de cada país.

Anchos de banda configurables y no cerrados, sujeto a la

relación de espectro.

Permite dividir el canal de comunicación en pequeñas

subportadoras.

Si se desea profundizar acerca de WiMax pueden consultarse

diferentes citas [14], [22] y [20].

2 Medidas de calidad y cobertura en redes de

telefonía móvil de 2ª y 3ª generación

2.1 Introducción La "calidad de servicio" (QoS) es definida por la Unión Internacional

de Telecomunicaciones (UIT) como el efecto global de la calidad de

funcionamiento de un servicio que determina el grado de satisfacción

de un usuario de dicho servicio.

El usuario estará satisfecho cuando su percepción de servicio supere,

(o al menos iguales) sus expectativas sobre el servicio. El objetivo de

los operadores debe de centrarse, pues, en reducir los desajustes

entre expectativas y percepción de usuario.

Hay muchos factores que impactan el grado de satisfacción del

usuario final, relacionados con la calidad de servicio (QoS) ofrecida

para los diferentes tipos de servicios.

Se pueden clasificar esos factores en 2 grandes grupos:

Factores de índole técnica

Factores de índole no técnica



29

Figura 2-1. Relación entre satisfacción del cliente, QoS y Performance de la Red.

Fuente: ITU-T E800 and ETSI TS 102 250-1

Los factores no técnicos están relacionados con aspectos como el

peso de marca, las tarifas e incentivos ofrecidos por parte de los

operadores, la calidad del servicio de atención al cliente (gestión de la

contratación, mantenimiento, conexión, facturación, etc.), la

publicidad, etc. Estas áreas no son, en principio, objeto de un servicio

de benchmarking centrado en aspectos técnicos, aunque, en caso de

disponer datos relevantes, podrían utilizarse a la hora de ponderar las

conclusiones extraídas como parte del estudio.

Desde el punto de vista de la metodología, los factores de índole

técnica deben de focalizarse en aquellos aspectos técnicos relativos a

la calidad de servicio “extremo a extremo” con impacto directo en el

grado de satisfacción de cliente.

Adicionalmente, de este tipo de estudio se puede extraer mucha

información técnica que puede ser utilizada a la hora de maximizar el

rendimiento de la red.

Tomando como punto de referencia las recomendaciones de ITU-T

E.800 y ETSI TS 102 250-1, la metodología utilizada para la realización de servicios de benchmarking y auditorias de calidad de

red sigue esta aproximación, basada en la evaluación de 2 conjuntos

de Indicadores de Red (KPIs): KPIs principales Aquellos factores con impacto directo en la

calidad percibida por el cliente. KPIs adicionales Utilizados para la evaluación y optimización

del performance de la red.

Medida de percepción por perfil de usuario

Pueden definirse dos perfiles de usuarios diferenciados para todos los

operadores:



30

Usuarios residenciales, que englobarían todas las SIM (Módulo

de identificación de abonado) de uso personal, pagadas

directamente por usuarios particulares, y que presentan unos

patrones de uso muy característicos, en general muy

correlados con el coste por minuto de cada franja horaria.

Usuarios empresas, cuyo patrones de uso (e.g. número y

duración de llamadas) difieren por completo de los

residenciales debido a la menor repercusión de los costes en el

individuo.

Según informa la CMT, en España dichos perfiles se reparten

aproximadamente al 50% para todos los operadores.

Además de los patrones de utilización de los diferentes servicios, las

expectativas en relación a la calidad de Servicio para cada tipo de

usuario son diferentes. Por este motivo, tendría sentido una

definición de la metodología y de los KPIs adaptada a la experiencia

de usuario de estos dos tipos de perfiles.

Medida de percepción por tipo de servicio: Voz Vs. Datos

Es relevante realizar una distinción relativa al tipo de servicio:

Para el servicio de voz, una medida del comportamiento de la

red desde el punto de vista técnico (a través de indicadores)

basada en una definición apropiada de la metodología de

medidas, es una aproximación muy válida para establecer la percepción real de usuario, dado que las infraestructuras de red

se concibieron, inicialmente, como soporte de este servicio

concreto.

Para el caso de datos, la red se convierte en un mero soporte

de una infinidad de servicios de naturaleza muy diversa, con lo

cual la percepción de usuario está muy correlada con el tipo de

servicio soportado, al margen que determinados indicadores

puramente técnicos puedan tener un impacto decisivo en la

calidad percibida por el usuario (por ejemplo, la latencia en el

caso de servicios en tiempo real – voz sobre IP – o la máxima

velocidad de descarga – FTP), por lo que resulta fundamental

en este caso una adecuada identificación de servicios a medir en función de los perfiles de usuario y entornos de medida.

También resulta imprescindible considerar qué aspectos

externos a la red pueden influenciar la experiencia de usuario

(ancho de banda máximo por usuario de los servidores FTP,

número de usuarios instantáneos que acceden a determinado

servicio, latencia de servidores web, etc.)



31

Medida de percepción por entorno

Es igualmente relevante señalar la necesidad de identificar los

principales entornos, donde los distintos perfiles de usuario que

hacen uso de los distintos tipos de servicios, y definir la metodología

de medidas de forma adecuada para reproducir de la mejor manera posible la calidad de experiencia percibida.

En función del tipo de entorno (carreteras, trenes, aeropuertos,

recintos de ocio, centros de trabajo, etc.), la valoración de los

usuarios puede obedecer a indicadores distintos. Esta información se

podría ponderar a través de la definición de un indicador Global (GI)

por entorno identificado, de forma que se asignase un mayor peso

relativo al indicador(es) que los usuarios, o la propia operadora que

contrata el estudio, considerasen más importantes. Para esto resulta

fundamental la información de clientes de la que disponga el

operador.

Calidad de Experiencia (QoE) y Benchmarking

Mejorar la calidad experimentada (QoE) por los usuarios con los

servicios de voz constituye un factor fundamental a la hora de

minimizar la rotación y mejorar la satisfacción global del cliente.

El primer paso para mejorar es medir, de la forma más fielmente

posible, la calidad experimentada por los usuarios finales con los

diferentes servicios ofrecidos por el operador (voz y datos). Si

además las medidas se realizan con un enfoque de benchmarking, los resultados del estudio arrojan una valiosa información:

Por un lado, permite posicionar la satisfacción de los clientes

propios con la experimentada por clientes de la competencia,

aportando una valiosa información para la ejecutiva del

operador.

Además, permite hacer un análisis comparativo y competitivo

que permite evaluar las fortalezas y debilidades del operador

en relación a su competencia; esto ofrece también a la

dirección una información sumamente importante para afrontar

la toma de decisión encaminada a disminuir el “churn” o

abandono de clientes, focalizando las inversiones y los recursos de forma inteligente para mejorar (o disminuir, según sea el

caso) el “gap” o diferencia de satisfacción de los clientes

propios en relación con los de la competencia.

Por último, se puede abordar un análisis técnico más profundo

con el objeto de sacar el máximo rendimiento a las medidas

realizadas en entornos muy diferentes y con un alcance

geográfico nacional, proporcionando una información que

puede resultar muy valiosa a los departamentos técnicos



32

correspondientes con el objeto de optimizar el rendimiento de

la red.

En este proyecto se pretende enfocar el servicio de benchmarking con

garantía de independencia en el método, procedimientos,

herramientas y tipo de análisis utilizados, por lo que las conclusiones

del análisis previsto como parte del servicio tienen el valor de

auditoría de red.

El equipo de medida que se usa son unos terminales móviles comerciales con un software específico, gracias al cual se puede

obtener una serie de parámetros que se usa para el análisis de las

medidas (Se profundizará acerca del equipo de medidas en el

apartado 3. Equipo y técnica de medida).

Estos parámetros a analizar son diferentes según si se analiza

cobertura, voz o datos. La distinción entre tecnologías se realiza de

manera más acentuada entre los parámetros de voz (2G y 3G),

mientras que datos se analiza de forma separada, y la tecnología

usada en cada momento será uno de los parámetros que se reporte.

Cada uno de los apartados a continuación detalla cada uno de los

parámetros presentados al cliente final:

2.2 Parámetros para voz GSM Para comprender los parámetros que se analizan en voz GSM,

primero se deben aclarar varios conceptos de GSM.

Se comenzará con la arquitectura de red GSM, definiendo cada uno

de los sistemas que la componen, siguiendo con una descripción de

los diferentes canales de los que se hace uso en esta tecnología; y a

continuación se detallará el proceso de una llamada, así como los

mensajes que intercambian estación base y terminal de usuario. Para terminar, se presentarán los parámetros de los que se hace uso en

este proyecto para presentar los resultados al cliente.

2.2.1 Arquitectura de red GSM

Una red GSM está formada por varios elementos: la estación móvil

(MS), el modulo de identidad (SIM), la estación base transceptora

(BTS), la estación base controladora (BCS), la unidad de adaptación y

transcodificación (TRAU), el centro de intercambio de servicios móviles (MSC), el registro de localización local (HLR), el registro de

localización visitante (VLR) y el registro de identidad de equipos

(EIR).



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Juntos, forman una red móvil pública o PLMN. La Figura 2-2 recrea

una visión global de los subsistemas GSM.

Figura 2-2. Arquitectura de una red móvil pública (PLMN)

Los siguientes elementos forman la estructura de la red GSM:

Elemento de la red Icono

Estación móvil

Modulo de identidad

Estación base transceptora

Estación base controladora

Unidad de adaptación y transcodificación

Estación de conmutación móvil

Registro de localización local

Registro de localización visitante

Registro de identidad de equipos

Tabla 2-1. Elementos de red



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2.2.1.1 Estación Móvil

Una estación móvil está constituida por una tarjeta SIM (Módulo de

identificación de abonado), que permite identificar de manera única al

usuario y al terminal móvil y por el terminal propiamente dicho, es

decir, el teléfono móvil.

Los terminales se identifican por medio de un número único de

identificación de 15 dígitos denominado IMEI (Identificador

internacional de equipos móviles).

Una estación móvil además de permitir el acceso a la red a través de

la interfaz de radio con funciones de procesado de señales y de

radiofrecuencia, debe ofrecer también una interfaz al usuario humano

(un micrófono, altavoz, display y tarjeta, para la gestión de las

llamadas de voz), y/o una interfaz para otro tipo de equipos

(ordenador personal, o máquina facsímil o fax).

La MS, además de establecer una conexión con la BTS, se comunica directamente con la MSC y el VLR, vía control de movilidad (MC) y

control de llamadas (CC).

2.2.1.2 Módulo de identidad (SIM)

Es una tarjeta que se introduce en el terminal móvil. En redes GSM,

los algoritmos A3 y A8 se implementan en ella, permitiendo

identificar a cada usuario independientemente del terminal utilizado

durante la comunicación con la estación base.

La información del operador, llamado IMSI (Identidad de Suscriptor

Móvil Internacional), se almacena en la tarjeta SIM.

La tarjeta SIM también se puede utilizar para almacenar información

definida por el usuario como entradas de la agenda. Una de las

ventajas de la arquitectura de GSM es que las SIMs se pueden mover

de una estación móvil a otra.

2.2.1.3 Estación base transceptora (BTS)

La estación base controla la conexión radio entre el teléfono móvil y

la red; y es también conocida por célula, ya que cubre una

determinada área geográfica.

Un BSS (Base Station Subsystem o subsistema de estación base)

está compuesto por dos elementos: la BTS (Base Transceiver Station)

y la BSC (Base Station Controler); cada BSS puede tener o más BTS.

Las BTS albergan el equipo de transmisión y recepción, y gestionan

los protocolos de radio con el móvil.

En áreas urbanas existen más BTS que en zonas rurales ya que

deben abastecer a un mayor número de abonados, y en algunos



35

casos con características físicas o geográficas particulares (como por

ejemplo, túneles) son colocados retransmisores para garantizar el

servicio.

Cada estación utiliza técnicas digitales para permitir que varios

usuarios se conecten a la red, así como para permitir que realicen y

reciban llamadas simultáneamente (multiplexing).

Los fabricantes de equipos BTS han sido capaces de reducir su

tamaño sustancialmente. El tamaño típico en 1991 era parecido al de una armadura, actualmente tiene el tamaño de un buzón de correos.

Sin embargo, la estructura básica de las BTS no ha cambiado. El

estándar GSM permite que una BTS tenga hasta 16 transmisores,

aunque en la realidad la mayoría de las BTS tienen entre uno a cuatro

transmisores.

2.2.1.4 Estación base controladora

La BSC, o estación base controladora, administra los recursos de

radio de una o más BTS; entre sus funciones se incluyen el handover (que ocurre cuando el usuario se mueve de una célula a otra,

permitiendo que la conexión se mantenga), el establecimiento de los

canales de radio utilizados y posibles cambios de frecuencia.

Finalmente, establece la conexión entre el móvil y el Mobile Service

Switching Center (MSC), el corazón del sistema GSM.

2.2.1.5 Transcoding Rate and Adaptation Unit

Una de las funciones más interesantes de GSM la desarrolla la TRAU, que está localizada habitualmente entre la BSC y la MSC para las

conexiones de voz. La TRAU es el equipo en el cual se lleva a cabo la

codificación y descodificación de la voz (fuente), así como la

adaptación de velocidades en el caso de los datos.

Es capaz de comprimir la voz desde 64 Kbps hasta 16 Kbps en el caso

de un canal full-rate (el flujo de datos neto es de 13 Kbps); y 8 Kbps

en el caso de un canal half-rate (el flujo de datos neto de un canal

half-rate es de 6.5 Kbps).

2.2.1.6 Mobile Services Switching Center

El MSC es el centro de la red; a través de él se realiza una llamada

originada en un móvil dirigida a otras redes fijas (las analógicas PSTN

o digitales ISDN) o móviles. El nudo en el que se encuentra posee

además una serie de equipos destinados a controlar varias funciones,

como el cobro del servicio, la seguridad y el envío de mensajes SMS.

2.2.1.7 Home Location Register

El Home Location Register (HLR) contiene toda la información

administrativa sobre el cliente del servicio y la localización actual del



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terminal. Permite que la red verifique si un móvil que intenta llamar

posee un contrato de servicio válido. Si la respuesta es afirmativa, el

MSC envía un mensaje de vuelta al terminal informándole que está

autorizado a utilizar la red. Entonces, el nombre de la operadora

aparece en pantalla, informando que se pueden efectuar y recibir

llamadas. Cuando el MSC recibe una llamada destinada a un móvil, se

dirige al HLR para verificar la localización del destinatario.

Paralelamente, el terminal envía un mensaje a la red cada cierto

tiempo para informar de su posición (este proceso es denominado

polling).

2.2.1.8 Visitor Location Register

El Visitor Location Register (VLR) es utilizado para controlar el tipo de

conexiones que un terminal puede hacer. Por ejemplo, si un usuario

posee restricciones en las llamadas internacionales, el VLR impide

que éstas sean hechas, bloqueándolas y enviando un mensaje de

vuelta al teléfono móvil informando al usuario.

El VLR, como el HLR, es un registro de datos, pero sus funciones difieren entre sí; ya que mientras el HLR es responsable de muchas

funciones estáticas, el VLR proporciona el manejo de datos del

operador.

2.2.1.9 Equipment Identity Register

Equipos robados pueden ser utilizados cambiando la tarjeta SIM. Para

evitar este hecho, cada terminal GSM tiene un número único de

identificación, el número internacional de equipo móvil (IMEI)

mediante el cuál, se pueden bloquear los terminales que han sido sustraídos quedando inoperativos. Es responsabilidad del operador de

red el equipar a cada PLMN con una base de datos adicional con los

terminales sustraídos, EIR.

2.2.2 Canales GSM

GSM utiliza dos bandas de 25 MHz para transmitir y recibir (FDD). La

banda de 890-915 MHz se usa para las transmisiones desde la MS

hasta la BTS ("uplink") y la banda de 935-960 MHz se usa para las transmisiones entre la BTS y la MS ("downlink").

Existe una versión de GSM que opera en la banda de 1800 MHz (GSM

1800). Ambos sistemas mantienen la misma estructura en cuanto a

canalización, señalización, estructura de trama TDMA, la única

diferencia reside en que el sistema GSM 1800 tiene 75 MHz de banda

asignada, en lugar de los 25 MHz del sistema GSM convencional; es

decir, se dispone de 374 radiocanales en lugar de los 124 del sistema

GSM convencional, permitiendo la existencia de un número mayor de

operadores. La banda es de 1710MHz a 1785 MHz para el enlace

ascendente y de 1805 MHz a 1880MHz para el descendente. Dispone



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de 374 canales adicionales numerados (ARFCN) desde el 512 al 885.

Como este sistema opera al doble de la frecuencia original de GSM se

facilita la generación de terminales duales.

Además, el GSM modo extendido (EGM) tiene las bandas de 880 a

915 MHz para el enlace ascendente y de 925 a 960MHz para el

descendente. Como se tienen 10+10 MHz de banda adicionales se

tienen 50 nuevos canales numerados del 974 al 1023. Puesto que el

canal numerado como 974 es el que ahora está situado en el extremo

inferior de la banda, ahora se utiliza como canal de guarda, convirtiéndose el canal 0 (antes canal de guarda) en un canal de uso

convencional.

El interfaz de radio de GSM se ha implementado en diferentes bandas

de frecuencia por asuntos legales de disponibilidad de frecuencias no

asignadas.

Banda Nombre Canales Uplink

(Mhz)

Downlink

(Mhz) Notas

GSM 850 GSM 850 128 - 251 824,0 -

849,0

869,0 -

894

Usada en EE.UU.,

Sudamérica y Asia.

GSM 900

P-GSM 900 1 - 124 890,0 -

915,0

935,0 -

960,0

La banda con que

nació GSM en Europa

y la más extendida

E-GSM 900 975 - 1023 880,0 - 890,0

925,0 - 935,0

E-GSM, extensión de GSM 900

R-GSM 900 n/a 876,0 - 880,0

921,0 - 925,0

GSM ferroviario (GSM-R).

GSM1800 GSM 1800 512 - 885 1710,0 -

1785,0

1805,0 -

1880,0

GSM1900 GSM 1900 512 - 810 1850,0 - 1910,0

1930,0 - 1990,0

Usada en

Norteamérica,

incompatible con GSM-1800 por

solapamiento de

bandas.

Tabla 2-2. Distribución de Canales para la tecnología GSM - Extraído de [29].

En España, los operadores tienen asignadas las siguientes bandas de

frecuencias: Movistar: 900 y 1800 MHz, UMTS.

Vodafone: 900 y 1800 MHz, UMTS.

Orange: 1800 MHz.

Esta distribución de frecuencias se recoge en el CNAF o Cuadro

Nacional de Atribución de Frecuencias. El Ministerio de Industria,

Turismo y Comercio debe aprobar las nuevas versiones del CNAF,

mediante una Orden Ministerial y publicarla en el Boletín Oficial del

Estado (BOE). La distribución del espectro radioeléctrico en España se

encuentra regulada por la CMT o Comisión del Mercado de las

Telecomunicaciones.



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Así, en la tabla a continuación se presentan los canales asignados

para cada una de las operadoras en España para GSM:

Operador Canales

Orange 762-885 975-1004

Movistar 1-63 512-635 1005-1023

Vodafone 65-124 637-760

Tabla 2-3. Canales asignados a cada operador en GSM

A continuación, se detalla la modulación que usa esta tecnología para

entender mejor su funcionamiento. Seguidamente, se presentarán los

diferentes canales presentes en GSM.

GSM usa FDD y una combinación de TDMA y FHMA para proporcionar a las estaciones base y a los usuarios un acceso múltiple. Las bandas

de frecuencias superiores e inferiores se dividen en canales de 200

KHz llamados ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number ó

Números de Canales de Radio Frecuencia Absolutos). El ARFCN

denota un par de canales uplink y downlink separados por 45 MHz y

cada canal es compartido en el tiempo por hasta 8 usuarios usando

TDMA.

Cada uno de los 8 usuarios usa el mismo ARFCN y ocupa un único

slot de tiempo (ST) por trama. Las transmisiones de radio se hacen a

una velocidad de 270.833 kbps usando modulación digital binaria

GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) con BT=0.3. El BT es el

producto del ancho de banda del filtro por el periodo de bit de transmisión. Por lo tanto la duración de un bit es de 3.692 ms, y la

velocidad efectiva de transmisión de cada usuario es de 33.854 kbps

(270.833 kbps / 8 usuarios).

Con el estándar GSM, los datos se envían actualmente a una

velocidad máxima de 24.7 kbps. Cada TS (Time Slot) tiene un

tamaño equivalente en un canal de radio de 156.25 bits, y una

duración de 576.92 µs, tal y como se muestra en la Figura 2-3; y una

trama TDMA simple en GSM dura 4.615 ms. El número de total de

canales disponibles dentro de los 25 MHz de banda es de 125

(asumiendo que no hay ninguna banda de guarda). Dado que cada

canal de radio está formado por 8 slots de tiempo, hacen un total de 1000 canales de tráfico en GSM.



39

Figura 2-3. Una trama de voz y la escritura multitrama

En implementaciones prácticas, se proporciona una banda de guarda

de la parte más alta y más baja de espectro de GSM, y se dispone

tan solo de 124 canales.

La combinación de un número de ST y un ARFCN constituyen un

canal físico tanto para el uplink como para el downlink. Cada canal

físico en un sistema GSM se puede proyectar en diferentes canales

lógicos en diferentes tiempos. Es decir, cada slot de tiempo específico

o trama debe estar dedicado a manipular el tráfico de datos (voz,

facsímil o teletexto), o a señalizar datos (desde el MSC, la estación

base o la MS). Las especificaciones GSM definen una gran variedad

de canales lógicos que pueden ser usados para enlazar la capa física

con la capa de datos dentro de las capas de la red GSM. Estos canales lógicos transmiten eficientemente los datos de usuario,

además de proporcionar el control de la red en cada ARFCN. GSM

proporciona asignaciones explícitas de los slots de tiempo de las

tramas para los diferentes canales lógicos.

Los canales lógicos se pueden separar en dos categorías

principalmente:

Canales de Tráfico (TCH): llevan voz codificada digitalmente o

datos y tienen funciones idénticas y formatos tanto para el

downlink como para el uplink.

Canales de Control: llevan comandos de señalización y control

entre la estación base y la estación móvil. Se definen ciertos

tipos de canales de control exclusivos para el uplink o para el

downlink.



40

Hay seis clases diferentes de TCHs y un número aún mayor de

canales de control.

Los canales de tráfico en GSM pueden ser de velocidad completa

(full-rate) o de velocidad mitad (half-rate), y pueden llevar voz

digitalizada o datos de usuario. Cuando se transmite a velocidad

completa los datos están contenidos en un ST por trama; mientras

que cuando se transmite a velocidad mitad, los datos de usuario se

transportan en el mismo slot de tiempo pero se envían en tramas

alternativas.

En GSM, los datos TCH no se pueden enviar en el TS 0 (time slot 0)

sobre ciertos ARFCNs, ya que esta ranura de tiempo está reservada

para los canales de control en la mayoría de las tramas. A cada grupo

de 26 tramas consecutivas TDMA se le llama multitrama.

Además, cada trece tramas TCH se envía un canal de control

asociado lento (SACCH) o tramas idle, por lo que de cada multitrama,

la decimotercera y la vigesimosexta se corresponden con datos

SACCH, o tramas idle. La 26ª trama contiene bits idle para el caso

cuando se usan TCHs a velocidad completa, y contiene datos SACCH

cuando se usa TCHs a velocidad mitad.

Los TCHs se usan para llevar voz codificada o datos de usuario. Se

definen en GSM dos formas generales de canales de tráfico:

Canal de Tráfico a Velocidad completa (TCH/F). Transporta

información a una velocidad de 22.8 kbps.

Canal de Tráfico a Velocidad Mitad (TCH/H). Transporta

información a una velocidad de 11.4 kbps.

Para transportar voz codificada se van a utilizar dos tipos de canales:

Canal de tráfico a velocidad completa para voz (TCH/FS). Lleva voz digitalizada a 13 kbps. Después de la codificación del canal

la velocidad es de 22.8 kbps.

Canal de tráfico a velocidad mitad para voz (TCH/HS). Ha sido

diseñado para llevar voz digitalizada que ha sido muestreada a

la mitad que la de un canal a velocidad completa. En este

aspecto, GSM se ha anticipado a la disponibilidad de

codificadores normalizados de voz a velocidades de unos 6.5

kbps. Después de la codificación del canal, la velocidad es de

11.4 kbps.

Para llevar datos de usuario se definen los siguientes tipos de canales de tráfico:



41

Canal de Tráfico a velocidad completa para datos a 9.6 kbps

(TCH/F9.6). Lleva datos de usuario enviados a 9600 bps. Con la

codificación de corrección de errores aplicada según el estándar

GSM, los datos se envían a 22.8 bps.









Canal de Tráfico a velocidad mitad para datos a 4.8 kbps

(TCH/H4.8). Lleva datos de usuario enviados a 4800 bps. Con

la codificación de corrección de errores aplicada según el

estándar GSM, los datos se envían a 11.4 bps.

Canal de Tráfico a velocidad mitad para datos a 2.4 kbps (TCH/H2.4). Lleva datos de usuario enviados a 2400 bps. Con

la codificación de corrección de errores aplicada según el

estándar GSM, los datos se envían a 11.4 bps.

Se definen tres categorías de canales de control:

Difusión (broadcast ó BCH)

Comunes (CCCH)

Dedicados (DCCH)

Cada canal de control consiste en varios canales lógicos distribuidos

en el tiempo para proporcionar las funciones de control necesarias en

GSM.

Los canales de control downlink BCH y CCCH se implementan sólo en

ciertos canales ARFCN y se localizan en slots de tiempo de una forma

específica. Concretamente, estos canales se localizan solo en el TS 0

(como se dijo anteriormente, este slot de tiempo está reservado para

este canal) y se emiten sólo durante ciertas tramas dentro de una

secuencia repetitiva de 51 tramas (definida multitrama de control del

canal) sobre aquellos ARFCNs que se diseñan como canales

broadcast. Desde TS 1 hasta TS 7 se llevan canales de tráfico

regulares.

En GSM se definen 34 ARFCNs como canales broadcast estándar. Para cada canal broadcast, la trama 51 no contiene ningún canal



42

downlink BCH o CCCH y se considera como una trama idle. Sin

embargo, el canal uplink CCH puede recibir transmisiones durante el

TS 0 de cualquier trama (incluso la trama idle).

Por otra parte, los datos DCCH se pueden enviar durante cualquier

slot de tiempo y en cualquier trama, y hay tramas completas

dedicadas específicamente para algunas transmisiones DCCH. A

continuación se detallan los diferentes tipos de canales de control.

El BCH opera en el downlink de un ARFCN específico dentro de cada celda, y transmite datos sólo en el primer slot (TS 0) de algunas

tramas GSM. Al contrario que los TCHs que son dúplex, los BCHs solo

usan el downlink. El BCH sirve como un canal guía para cualquier

móvil cercano que lo identifique y se enganche a él. El BCH

proporciona sincronización para todos los móviles dentro de la celda y

se monitoriza ocasionalmente por los móviles de celdas vecinas para

recibir datos de potencia y poder realizar las decisiones de handover.

Aunque los datos BCH se transmiten en TS 0, los otros siete slots de

una trama GSM del mismo ARFCN están disponibles para datos TCH,

DCCH ó están fijados por ráfagas vacías (dummy).

Dentro de los canales BCH se definen tres tipos de canales separados que tienen acceso al TS 0 durante varias tramas de la multitrama de

control formada por 51 tramas.

Existen tres tipos de canales BCH, se describen a continuación:

Canal de Control de Broadcast (BCCH): Es un canal downlink

que se usa para enviar información de identificación de celda y

de red, así como características operativas de la celda

(estructura actual de canales de control, disponibilidad de

canales, y congestión). El BCCH también envía una lista de

canales que están en uso en una celda. Desde la trama 2 a la 5

de una multitrama de control están contenidos los datos BCCH.

El TS 0 contiene datos BCCH durante tramas específicas, y contiene otro tipo de canales BCH, canales de control comunes

(CCCHs), o tramas idle, en otras tramas hasta completar las 51

tramas que forman la multitrama de control.

Canal Corrector de Frecuencia (FCCH): Es una ráfaga de datos

que ocupa el TS 0 para la primera trama dentro de la

multitrama de control, y que se repite cada diez tramas. El

FCCH permite a cada estación móvil sincronizar su frecuencia

interna de oscilación a la frecuencia exacta de la estación base.

Canal de Sincronización (SCH): Se envía en el TS 0 de la trama

inmediatamente después del FCCH y se usa para identificar a la estación base servidora mientras que permite a cada móvil la



43

sincronización de las tramas con la estación base. El número de

trama (FN), que oscila entre 0 hasta 2715647; y se envía con

el código de identificación de la estación base (BSIC) durante la

ráfaga SCH. El BSIC es asignado individualmente a cada BTS en

un sistema GSM. Dado que un móvil puede estar hasta a 30 km

de la BTS, es necesario que, frecuentemente, se ajuste la

temporización de un usuario móvil particular, de forma que la

señal recibida en la estación base se sincronice con el reloj de

la estación base.

En aquellos ARFCN reservados para los BCHs, los canales de control

comunes ocupan el TS 0 de cada trama que no esté ocupada por los

BCHs o por tramas idle. Un CCCH puede estar formado por tres tipos

diferentes de canales:

Canal de búsqueda (PCH): downlink

Canal de acceso aleatorio (RACH): uplink

Canal de acceso concedido (AGCH): downlink

Los CCCHs son los más comunes dentro de los canales de control y se

usan para buscar a los abonados, asignar canales de señalización a

los usuarios, y recibir contestaciones de los móviles para el servicio. Se detallan estos tres tipos de canales:

Canal de Búsqueda (PCH): Proporciona señales de búsqueda a

todos los móviles de una celda, y avisa a los móviles si se ha

producido alguna llamada procedente de la PTSN. El PCH

transmite el IMSI (Identificación de Abonado Móvil

Internacional) del abonado destino, junto con la petición de

reconocimiento de la unidad móvil a través de un RACH.

Alternativamente, el PCH se puede usar para proporcionar

envíos de mensajes tipo ASCII en las celdas, como parte del

servicio SMS de GSM.

Canal de Acceso Aleatorio (RACH): Es un canal uplink usado por el móvil para confirmar una búsqueda procedente de un PCH, y

también se usa para originar una llamada. El RACH usa un

esquema de acceso slotted ALOHA. Todos los móviles deben

pedir acceso o responder ante una petición por parte de un PCH

dentro del TS 0 de una trama GSM. En el BTS, cada trama

(incluso la trama idle) aceptará transmisiones RACH de los

móviles durante TS 0. Para establecer el servicio, la estación

base debe responder a la transmisión RACH dándole un canal

de tráfico y asignando un canal de control dedicado (SDCCH)

para la señalización durante la llamada. Esta conexión se

confirma por la estación base a través de un AGCH.



44

Canal de Acceso Concedido (AGCH): Se usa por la estación

base para proporcionar un enlace de comunicaciones con el

móvil, y lleva datos que ordenan al móvil operar en un canal

físico en particular (en un determinado TS y en un ARFCN) con

un canal de control dedicado. El ACCH es el último mensaje de

control enviado por la estación base antes de que el abonado

sea eliminado del control del canal de control. El ACCH se usa

por la estación base para responder a un RACH enviado por una

MS en la trama CCCH previa.

Hay tres tipos de canales de control dedicados en GSM, y, como los

canales de tráfico, son bidireccionales y tienen el mismo formato y

función en uplink y downlink. Como los TCHs, los DCCHs pueden

existir en cualquier slot de cualquier ARFCN excepto en el TS 0 de los

ARFCN de los BCHs. Los Canales de Control Dedicados (SDCCH) se

usan para proporcionar servicios de señalización requeridos por los

usuarios. Los Canales de Control Asociados Lentos y Rápidos (SACCH

y FACCH) se usan para supervisar las transmisiones de datos entre la

estación móvil y la estación base durante una llamada.

Canales de Control Dedicados (SDCCH): Lleva datos de

señalización siguiendo la conexión del móvil con la estación base, y justo antes de la conexión lo crea la estación base. El

SDCCH se asegura que la MS y la estación base permanecen

conectados mientras que la estación base y el MSC verifica la

unidad de abonado y localiza los recursos para el móvil. El

SDCCH se puede pensar como un canal intermedio y temporal

que acepta una nueva llamada procedente de un BCH y

mantiene el tráfico mientras que está esperando que la estación

base asigne un TCH. El SDCCH se usa para enviar mensajes de

autenticación y de alerta (pero no de voz). A los SDCCH se les

puede asignar su propio canal físico o pueden ocupar el TS 0

del BCH si la demanda de BCHs o CCCHs es baja.

Canal de Control Asociado Lento (SACCH): Está siempre asociado a un canal de tráfico o a un SDCCH y se asigna dentro

del mismo canal físico; por tanto, cada ARFCN

sistemáticamente lleva datos SACCH para todos sus usuarios

actuales. El SACCH lleva información general entre la MS y el

BTS. En el downlink, el SACCH se usa para enviar información

lenta pero regular sobre los cambios de control al móvil, tales

como instrucciones sobre la potencia a transmitir e

instrucciones específicas de temporización para cada usuario

del ARFCN. En el uplink, lleva información acerca de la potencia

de la señal recibida y de la calidad del TCH, así como las

medidas BCH de las celdas vecinas. El SACCH se transmite

durante la decimotercera trama (y la vigesimosexta si se usa velocidad mitad) de cada multitrama de control, y dentro de



45

esta trama, los 8 slots se usan para proporcionar datos SACCH

a cada uno de los 8 usuarios (ó 16) del ARFCN.

Canales de Control Asociados Rápidos (FACCH): Llevan

mensajes urgentes y contienen esencialmente el mismo tipo de

información que los SDCCH. Un FACCH se asigna cuando un

SDCCH no se ha dedicado para un usuario particular y hay un

mensaje urgente (como una respuesta de handover). El FACCH

gana tiempo de acceso a un slot "robando" tramas del canal de

tráfico al que está asignado. Esto se hace activando dos bits especiales, llamados bits de robo ("stealing bits"), de una

ráfaga TCH. Si se activan los stealing bits el slot sabe que

contiene datos FACCH, y no un canal de tráfico para esa trama.

2.2.3 Proceso de conexión

Para comprender cómo se usan los diferentes canales de tráfico y de

control, se considera el caso de que se origine una llamada GSM.

Existen diferentes tipos de llamadas según dónde se originen: MOC (Mobile Originated Call): la llamada la realiza el terminal

móvil.

MTC (Mobile Terminating Call): el destinatario de la llamada es

el terminal móvil.

Para poder establecer una llamada en GSM desde un terminal

(llamada MOC) se necesita:

Crear un enlace radio con la estación base

Establecer un enlace a través de la red GSM con el dispositivo o

la red destinatarios de la llamada.

En el comienzo de la llamada se pueden distinguir diferentes

procesos, según si la llamada es MOC o MTC. En el primer caso, es el móvil el que pide el canal, mientras que en una llamada MTC es el

móvil el que debe de ser localizado por la red mediante un mensaje

de paging.

En modo idle el móvil no tiene asignados recursos dedicados para

poder comunicarse con la red, por lo que si la red necesita

comunicarle al móvil que está siendo llamado hace uso del canal PCH

(Paging Channel) para enviarle el mensaje de paging; mientras que si

el móvil necesita hacerle saber a la red que quiere realizar una

llamada, éste hará uso del canal compartido RACH.

Como se describió anteriormente, el canal PCH es un canal downlink

que todos los móviles escuchan a la vez, de manera que el terminal codificará este mensaje de paging para saber si va dirigido a él. Sin

embargo, el canal RACH es un canal de acceso compartido en el que

transmiten todos los móviles en sentido ascendente. Estos dos



46

canales los usaran la BTS y el terminal móvil respectivamente hasta

que se realice la asignación de canal.

La petición del canal radio se realiza mediante el mensaje de

CHANNEL REQUEST. El móvil envía este mensaje y lo repite hasta

que recibe un mensaje de confirmación donde la red le asigna el

canal llamado INMEDIATE ASSIGNMENT. El tiempo que espera para

enviar mensajes CHANNEL REQUEST es un tiempo aleatorio (entre

unos rangos controlados por la red, enviados en el BCCH). Puede

verse un esquema de este proceso en la figura que se representa a continuación:

Figura 2-4. Esquema de asignación de canal radio

Con el mensaje INMEDIATE ASSIGNMENT se le asigna al móvil los

recursos radio para establecer la conexión. Este mensaje contiene:

Descripción del canal asignado: TN Time Slot Number,

frecuencia utilizada (normal o con salto de frecuencia), TRX

asignado,…

Campo de información del mensaje CHANNEL REQUEST enviado

por el móvil y el número de trama en que se envió

El valor inicial de Timing Advance (TA).

Indicador de espera antes de comenzar a utilizar el enlace radio

asignado (opcional). Si la red no dispone de recursos para asignar canal envía el mensaje

INMEDIATE ASSIGNMENT REJECT y el móvil deja de enviar el

CHANNEL REQUEST e inicializa dos temporizadores:

T3126: cuando finaliza este entra en modo reposo.

T3122: cuando finaliza puede volver a enviar el mensaje

CHANNEL REQUEST.

Cuando el móvil ha recibido el mensaje de INMEDIATE ASSIGNMENT

(EXTENDED) sintoniza la frecuencia y time slot correspondientes



47

responde a la red. El mensaje usado es CM SERVICE REQUEST. En

este mensaje se incluye:

Mensaje SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) que inicia

una conexión LAPDm con la MSC (SAPI = 0).

Información sobre la compatibilidad del móvil.

La BSS responde al móvil para confirmar la conexión.

Figura 2-5. Sintonización de frecuencia y time slot

El mensaje de compatibilidad del móvil es del tipo Classmark Change.

En la herramienta de análisis que se utiliza en este proyecto puede

leerse este mensaje y su contenido, tal y como se muestra en la

Figura 2-6. En este mensaje, el móvil comunica a la red qué opciones soporta y cuales no, tales como tecnologías o algoritmos, de forma

que la red configure la conexión correctamente.



48

Figura 2-6. Mensaje de compatibilidad del terminal

Una vez que el móvil dispone del canal dedicado SDDCH, la red suele

pedir que éste se autentifique (que asegure que el IMSI que ha dicho

que tiene es el real). Para ello se usa el mensaje AUTHENTICATION

REQUEST, usado a su vez para confirmar el AUTHENTICATION

RESPONSE; tal y como se muestra en la Figura 2-7. En el

AUTHENTICATION REQUEST se envía una clave que, tras una serie de

modificaciones, sirve para confirmar que el IMSI que el móvil le

indica ciertamente es el real.

Figura 2-7. Autentificación del terminal en la red



49

Una vez que el móvil dispone del canal dedicado SDDCH, la red

puede exigir al móvil que cifre la información. Esta operación se

realiza siendo la MSC quien envía un mensaje CIPHERING MODE

COMMAND. Cuando el mensaje llega a la estación base, ésta envía el

mensaje (sin cifrar) al móvil con el algoritmo de cifrado compatible

con el móvil (indicados en el mensaje Classmark) que crea más

oportuno. La red activa el modo cifrado en recepción; el móvil recibe

el mensaje y activa el modo cifrado en transmisión y recepción.

Entonces, envía la confirmación CIPHERING MODE COMPLETE y

cuando la estación base recibe esta confirmación, activa el modo cifrado en transmisión. Este proceso se muestra de forma

esquemática en la Figura 2-8.

Figura 2-8. Cifrado de la información

La red puede pedir al móvil el IMEI (y en ocasiones el IMSI) con el

mensaje IDENTIFY REQUEST para comprobar que el IMEI es el

correcto. En esta operación, el móvil envía la información requerida

en el mensaje IDENTIFY RESPONSE y la red comprueba el IMEI en el EIR (Equipment Identity Register).

Figura 2-9. Comprobación del IMEI

En una llamada MOC el móvil envía el mensaje SETUP que encapsula:

Compatibilidad del móvil (full rate,…) respecto a la

conversación de voz.

Número destino.



50

Compatibilidad en funciones de control (DTMF, prolonged

clearing procedure, …)

Una vez que la red recibe el mensaje de SETUP, crea la conexión con

el destino y responde con el mensaje CALL PROCEEDING.

Es en este momento cuando se debe de asignar el canal TCH y los

ACCH (FACCH y SACCH) anteriormente descritos en el apartado

2.2.2. Para ello se usa un procedimiento parecido al INMEDIATE

ASSIGNMENT, el ASSIGNMENT REQUEST o ASSIGNMENT COMMAND, con la única diferencia que el mensaje se envía por el canal dedicado

SDCCH y no por el RACH. A partir de este momento el desarrollo de

la llamada depende del otro extremo.

Figura 2-10. Establecimiento de la llamada MOC

La red envía al móvil el mensaje ALERTING, cuando el otro extremo contesta, la red envía el mensaje CONNECT y el móvil contesta con el

CONNECT ACKNOWLEDGE. En este momento se ha establecido la

llamada con éxito.

En la Figura 2-11 se evidencian las diferencias en el establecimiento

de una llamada entre una llamada MOC y una MTC.

Figura 2-11. Establecimiento de llamada. MOC (Izquierda) y MTC (Derecha)

Cuando se quiere terminar la llamada se usa el mensaje DISCONNECT y se adjunta la causa de la desconexión. A éste se



51

responde con un mensaje RELEASE y a su vez a este último con un

RELEASE COMPLETE; dependiendo de quien pida la desconexión el

sentido será uno u otro. Al final se termina con un CHANNEL RELEASE

por parte de la red, ya sea una llamada MOC o una MTC.

Figura 2-12. Diagrama de desconexión

Se recoge a continuación de manera esquemática los pasos, canales

y elementos involucrados en cada uno de los pasos anteriormente

descritos para el proceso de conexión de una llamada de una red

móvil a una red fija (MOC):

1. Registro. Una vez que la estación móvil es encendida y su propietario ha introducido el PIN, o número de identificación de

usuario, el terminal escanea toda la banda de frecuencias para

detectar la existencia de una red en el menor tiempo posible.

Sin embargo, anteriormente el terminal ya está acampado en

una celda, así que es posible la realización de llamadas al

número de emergencias 112 sin la necesidad de introducir el

PIN. De la portadora baliza, el terminal móvil obtiene los

parámetros de la red, y una vez que con ellos determina su

posición, inicia un proceso de registro en el caso en que su

posición actual no coincida con la última que tenía almacenada

(véase ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.).

Los números de la secuencia se han incluido en forma de

preámbulo, ya que previo al intento de comunicación en sí mismo, debe existir una estación perfectamente ubicada.

2. Petición de servicio. Desde que la estación móvil pide un canal

para poder transmitir su petición al sistema (canales RACH,

AGCH, SDCCH), hasta que una vez que el móvil cuenta con

SDCCH y hace llegar a su MSC la petición, acontecen los pasos

mostrados (véase Figura 2-14).



52

3. Autentificación, cifrado y validación de equipo. Antes de

permitir al móvil hacer uso del sistema, se desencadenan en él

una serie de procesos encaminados a autentificar al usuario y

su terminal, así como a dotar al usuario de una clave de cifrado

para que desde ese momento se pueda transmitir toda la

información de forma segura (véase Figura 2-15).

4. Establecimiento de la llamada. Con las comunicaciones

encriptadas, la estación móvil realiza la petición a la central de

conmutación, que a su vez traspasa esta petición a la central de

la red PTSN que tenga como interlocutora. De este modo, se establecen los canales de tráfico oportunos entre la estación

móvil y la fija.

5. Liberación. El caso mostrado asume que la petición de

liberación de la comunicación se genera en la estación móvil. El

conjunto de procesos involucrados se muestran en la Figura

2-20.



53

i) Petición de canal

ii) Asignación de canal SDCCH iii) Petición de actualización de posición

iv) Petición de autentificación

v) Respuesta de autentificación

vi) Contraste parámetros autentificación vii) Asignación nueva área y TMSI

viii) área y TMSI

ix) y x) Actualización parámetros en VLR y HLR

xi) Liberación de canal

MS BSS MSC VLR HLR Um A B D

i) RACH

ii) AGCH

iii) SDCCH

iv)

v)

vi)

vii) (área y TMSI)

viii)

ix)

x)

xi) SDCCH

Figura 2-13. Registro en el sistema (1)



54

MS MSC VLR HLR AUC B D

6)

7)

8)

9)

10)

11) RAND

13) SRES

Autentificación

6) Petición de parámetros de autentificación

7), 8) y 9) Envío de parámetros de autentificación

10) y 11) Orden de autentificación de MS 12) y 13) Respuesta de autentificación

MS BSS MSC VLR Um A B

1) RACH

2) AGCH

3) SDCCH

4)

5)

1) Petición de canal

2) Asignación SDCCH

3), 4) y 5) Petición de servicio

Petición de servicio

Figura 2-14. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (2).

12) SRES

Figura 2-15. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un

terminal fijo (3).



55

MS MSC EIR F

19)

20)

21)

22)

Validación de equipo

19) Petición IMEI

20) Respuesta IMEI

21) Petición comprobación IMEI

22) Respuesta comprobación IMEI


14) kc

15)

16)

17)

18)

Cifrado

14) Parámetro de cifrado

15) y 16) Orden de cifrado

17) y 18) Cifrado completado


Figura 2-17. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un

terminal fijo (5).



56

23) Petición de establecimiento 24) Petición de datos de cliente

25) Respuesta de datos de cliente

26) Llamada en curso

27) Asignación del enlace 28) Asignación del canal

29) Sintonización TCH y acuse de recibo

30) Conexión TCH al enlace


23)

kc

24)

25)

26)

27)

28) SDCCH

29)

30)

Establecimiento

de llamada en MS

Figura 2-18 Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (6).



57

39)

40)

41)

42)

43)

37) Desconexión

38) Liberación de enlace

39) y 40) Liberación

41) Señal de liberación 42) Liberación del canal

43) Liberación completada

MS MSC PTSN

31)

32)

33)

34)

Establecimiento de llamada

en la red fija

35)

36)

31) Mensaje del establecimiento

32) Señalización de aviso 33) Envío de tono de aviso a MS

34) Señal descolgado de cliente llamado

35) Notificación conexión establecida

36) MS acusa recibo del mensaje de conexión


Liberación

MS BSS MSC PSTN Um A

37)

kc

38)




58

2.2.4 Parámetros reportados

Los parámetros más importantes o KPIs que se pueden presentar a

un cliente en relación a las pruebas de llamadas de voz GSM

realizadas se detallan a continuación. Estos resultados se presentan

con un enfoque positivo, centrándose en los datos que darían unos buenos resultados; es decir, se presenta por ejemplo la tasa de

llamadas completadas con éxito, no las que no se han podido

completar. Esto se hace para mostrar al cliente solo los resultados de

los procesos que se realizan con éxito, creando otra percepción de los

resultados.

2.2.4.1 CSSR

El CSSR (Call Setup Sucess Rate) indica la tasa de establecimientos de llamada realizados con éxito frente a los que se han intentado. Por

lo tanto, esta tasa será el resultado de aplicar la fórmula:

Esto es, dentro de los intentos de llamadas (Call attemps) habrá que

contabilizar las llamadas completadas con éxito, las que se han

interrumpido una vez establecidas y las que no se llegaron a

establecer. Es importante diferenciar entre llamadas establecidas y

llamadas realizadas. De esta forma, también se puede definir el

parámetro CSR (Call Success Rate), donde se hace referencia a las

llamadas que se han mantenido durante al menos 2 minutos, y se

define como:

donde se introduce el parámetro DCR (Dropped Call Rate), que hace

referencia a las llamadas que se han caído de la red antes de ser

finalizadas.

El CSSR hace referencia a la accesibilidad de la red, ya que si este

parámetro tiene un valor elevado, significa que la red es capaz de

establecer la mayoría de las llamadas que se intentan establecer.

Representa el porcentaje de llamadas caídas de todos los intentos

realizados. Una llamada se considera que ha sido correctamente

establecida si se asigna correctamente el canal TCH y la voz

comienza a enviarse y recibirse correctamente, en este caso un tono

piloto, ya que no se realizan mediciones de calidad de voz. En caso contrario la llamada se considera failed.

Un descenso de este parámetro tiene diferentes causas, se detallan

las más comunes:



59

1. Lack of Coverage o hueco de cobertura. Puede darse el caso en

el que exista una zona geográfica donde el terminal móvil no

está cubierto por ninguna BTS que pueda darle servicio del

operador al que está suscrito. Esta será la causa más común de

fallo de accesibilidad. Los teléfonos móviles pueden llamar al

112 siempre que haya cobertura de algún operador, sea éste o

no quien presta el servicio al llamante, porque todas las redes

atienden este tipo de llamadas gratuitamente. Nótese que en

zonas rurales, montañosas o muy apartadas, es decir, en cualquier lugar donde no haya cobertura de ninguna red, no se

podrá efectuar la llamada ya que no se dispondrá de cobertura

de ningún operador.

En proyectos outdoor se dispone de la lectura de un escáner,

por lo que estos huecos son fácilmente reconocibles, ya que se

dispone de los valores de nivel de potencia de recepción en

cada canal, como puede verse en la Figura 2-21. En el caso de

un proyecto indoor en el que sólo se dispone de la lectura del

terminal móvil, éste valor podrá leerse en los períodos de idle

del terminal, ya que en dedicado no realiza la lectura de estos

valores, lo cual puede dificultar el diagnóstico de este

problema.

Figura 2-21. Lectura de RxLev de un escáner en un proyecto outdoor1

El nivel que se va a tener en cuenta es lo que la herramienta

define como RxLev, que es el nivel de potencia recibido sobre

todas las tramas. Este nivel se calcula en 4 multitramas del

canal BCCH, es decir, cada 480 ms.

El estándar GSM (3GPP TS 05.05) especifica el nivel de

referencia de sensibilidad es:

-104 dBm para un terminal GSM 900

-100 dBm para un terminal DCS 1800 clase 1 o clase 2

-102 dBm para un terminal DCS 1800 clase 3

A continuación, en la Figura 2-22 se recoge una captura de

pantalla del programa que se utiliza, donde se pueden leer los

1 Algunas de estas capturas de pantalla están tomadas de los manuales de

referencia de Swissqual y otras están tomadas con la licencia propia.



60

valores de RxLev de cada una de las estaciones vecinas. Puede

comprobarse que todos los RxLev son muy bajos, por lo que

puede determinarse que existe un Lack de cobertura, ya que el

móvil no puede conectarse a ninguna BTS con buen RxLev.

Figura 2-22. Ejemplo de Lack of Coverage

Además, todo esto puede comprobarse gráficamente si se

representa un mapa de cobertura, donde se representen los

diferentes RxLev diferenciados por colores y los eventos

negativos (ya sean Failed o Dropped), de manera que en la

Figura 2-23 puede comprobarse como en el municipio 1 está

marcado un claro ejemplo de Lack of Coverage, donde el RxLev es muy bajo en una zona geográfica y los dos eventos Failed

que se producen serán causados por este Lack.



61

Figura 2-23. Mapa de cobertura con Lack of Coverage

2. Location Area Updating o Actualización del Área de Localización.

La zona de localización o Location Area (LA), es el área dentro

de la cual una estación móvil puede desplazarse libremente sin

que se modifique su registro de localización. Comprende varias

estaciones base, por lo que puede definirse como un grupo de

celdas en las que la red tiene localizado al MS, lo cual está

representado gráficamente en la Figura 2-24. Cuando es

necesario alertar a un móvil para pasarle un mensaje o llamada

entrante, se le avisa por las estaciones base de la zona de

localización, por lo que el mensaje de radiobúsqueda (paging)

solo tiene que ser radiado en una zona determinada. Las áreas de localización se identifican mediante un número

llamado código de área de localización, LAC (Location Area

Code).

Figura 2-24. Área de Localización como conjunto de celdas.



62

Un mismo MSC puede controlar varias LA y a la inversa una LA

puede depender de más de un MSC.

En proyectos indoor esta causa de fallo de accesibilidad no será

muy frecuente, ya que las medidas se realizan en espacios de

ámbito geográfico tan restringido que será difícil que se

produzca un cambio de área de localización dentro del

emplazamiento. Además, el Location Area Updating afectará a

las llamadas MTC, es decir, las recibidas por el terminal móvil, y

en el proyecto indoor no se realiza este tipo de pruebas, ya que el cliente en este caso no lo requiere.

A pesar de ello, se detalla a continuación el caso de una llamada MTC y cómo puede repercutir este proceso en la

accesibilidad.

Se supone que el terminal está en movimiento, y se desplaza a

lo largo de una celda, pero en un momento dado cambia de

celda y realiza el proceso denominado reselección de celda, que

es aquel por el que el móvil decide cambiar de celda porque ha

encontrado una mejor que aquella en la que estaba acampado.

El conjunto de celdas al que puede intentar hacer una

Figura 2-25. Concepto de Zona de Área de Localización (LA)

PSTN

MSC 1 (GMSC)

MSC 2

BS1

BS2

BS3

BS4

BS5

BS1

BS2

ZONA DE MSC 2

LA 3

LA 2

LA 1

ZONA DE MSC 1



63

reselección no es ilimitado, sino que en el BCCH de cada celda

se radia, entre otras informaciones, una lista con los posibles

BCCH en los que el móvil podrá hacer medidas mientras está

acampado en dicha celda. De esta manera el resto de BCCH

que no estén en dicha lista resultarán transparentes para el

móvil, por lo que no entrarán en su algoritmo de reselección y

será imposible que se seleccionen.

Si al reseleccionar una celda detecta que el LAC es el mismo

que el que tenía anteriormente, se realiza la reselección sin ningún proceso adicional; sin embargo, si este LAC ha

cambiado, debe informar a la red de dicho cambio. Este cambio

puede producirse en dos situaciones:

1. Si se produce cuando el móvil se encuentra en estado de

espera o idle, el terminal informaría a la red del cambio

de LAC, que realizaría tras la reselección de celda.

2. En caso de que el terminal móvil estuviese en llamada en

el instante del cambio de LAC, el terminal informa a la red

cuando finaliza la conexión en transcurso.

Si se analiza detalladamente el segundo caso, en el tiempo que

transcurre entre la reselección y el momento en que la red es

informada del nuevo LAC, el terminal no recibiría los mensajes de paging, ya que la red los seguiría enviando al LAC antiguo y

el terminal se encuentra en el nuevo LAC. Este hecho tiene una

repercusión directa en el KPI de accesibilidad MTC (Mobile

Terminated Call), ya que si en ese tiempo se produjera una

llamada entrante, el resultado de la misma sería un bloqueo.

Figura 2-26. Fallo de establecimiento por Location Area Updating

Supóngase que en una llamada MTC, el terminal móvil es la

parte A y la otra parte se define como B. En la Figura 2-26 puede comprobarse el momento en el que la parte B comienza

el proceso de marcado (Start Dial). El mensaje de Dial es el

primer instante en el que la llamada es efectiva, por lo que a

partir de ese momento el terminal puede recibir el paging,

pero justo antes de este Dial se ha producido un Cell

Reselection, por lo que este mensaje de paging no será

recibido por el móvil, ya que la petición de actualización del



64

LAC se realiza en un momento posterior. En resumen, entre

los mensajes Cell Reselection y Location Area Request, el

móvil no recibirá ningún mensaje de paging, por lo que si en

ese intervalo de tiempo el móvil tiene alguna llamada

entrante, no sería posible establecerse.

Con la misma herramienta se puede ver el momento en el

que, una vez aceptado el LAU (Location Area Updating), el

terminal recibe el PCK, que es el mensaje con el que el

operador notifica al usuario que ha recibido una llamada

mientras no estaba disponible.

Figura 2-27. Intervalo entre LAU y PCK

Figura 2-28. Contenido del mensaje PCK



65

3. Overlapping o solapamiento. El concepto de overlapping se usa

cuando varios BCCH alcanzan al terminal móvil con un RxLev

similar, es decir, existe un sobrealcance. Esto lleva a que el

canal de la mejor servidora cambia continuamente, ya que no

existe un canal dominante constante. Se asocia a un problema

en el planteamiento de la red y las causas pueden ser varias,

pero las más comunes son un problema en el tilt (o inclinación)

de la antena o reflexiones indeseadas.

El overlapping puede llevar a un número excesivo de

reselecciones de celda, ya que el terminal recibirá varios BCCH con la misma potencia, acampando entre ellas. Este número

elevado de reselecciones conlleva un alto número de

procedimientos para la sincronización en capas inferiores,

dejando al terminal móvil no disponible para realizar otras

operaciones.

Se puede ver un claro ejemplo extraído de la herramienta

usada para las medidas en la Figura 2-29, donde cabe destacar

el elevado número de mensajes de Cell Reselection debido a

que todas las estaciones vecinas se reciben con una potencia

similiar (-82 dBm,-83 dBm,-84 dBm…) a la servidora (-89

dBm), provocando una elevada interferencia.

Figura 2-29. Exceso de reselecciones de celda

A continuación se presenta un mapa existe una zona

diferenciada por los continuos cambios de mejor servidora.



66

Figura 2-30. Mapa con excesivo número de reselecciones de celda

4. Network Disconnection. En cualquier momento la red puede

decidir desconectar a un usuario por diferentes motivos. Esta

desconexión suele ocurrir en el momento en el que el usuario

realiza la petición de canal para establecer una conexión; una

vez que la red recibe esta petición, envía al usuario diferentes

mensajes con la causa de la desconexión. Estas causas podrían

clasificarse en 3 tipos, según el mensaje que nos muestre la

herramienta:

a. Network Congestion. La red puede estar sufriendo una

congestión de tráfico en un determinado momento,

haciendo que se sature y decida desconectar usuarios siguiendo un criterio. Esta congestión puede ocurrir en

diferentes puntos de la red, pero la herramienta utilizada

sólo nos muestra dos posibles casos:

i. No circuit/channel available: Este mensaje aparece

cuando la BTS no dispone de más canales para

ofrecer al usuario en el enlace entre ella y el

usuario, así que no puede concederle una conexión

para que realice la llamada.

ii. Switching congestion: La congestión es a un nivel

superior a la BTS.



67

Figura 2-31. Mensaje de desconexión (1)


b. Protocol Error. Este mensaje se debe a errores en el

protocolo usado entre terminal y red. El terminal recibe

un mensaje de desconexión porque la red no ha logrado

decodificar los mensajes del terminal.




68


c. Unspecified. Algunas veces la red procede a la

desconexión sin dar un motivo específico. Hay varios

motivos por los que se de esta situación:

i. Cobertura o intereferencias: en este caso deberán

revisarse cada uno de los casos.

ii. Incidencias de transmisión.

iii. Problemas hardware de la BTS.

En la Figura 2-35 se muestra un ejemplo de desconexión

por motivos no especificados.


5. Interference. Existen dos tipos de intereferencia:

a. Interferencia co-canal: es la interferencia que se da en el

mismo canal. b. Interferencia de canal adyacente: es la creada por los

canales adyacentes, ya sean inferiores como superiores.

Existen unos requisitos mínimos definidos por el estándar GSM

que definen la interferencia máxima que puede tener una BTS

con los terminales:

Para interferencia co-canal: C/Ic=9dB

Para la interferencia de canal adyacente (200 kHz):

C/Ia1=-9dB


C/Ia2=-41dB



69


C/Ia3=-49dB

Este motivo de descenso de accesibilidad suele ser común en

los alrededores de zonas donde existan inhibidores de

frecuencia, como son zonas militares, cárceles... En la siguiente

figura se muestra la lectura de un escaner de los niveles de C/I

en los alrededores de una cárcel española. En ella se puede

demostrar como el nivel desciende hasta que se producen los

eventos failed representados con estrellas negras. Los inhibidores de frecuencia introducen señales en todas las

frecuencias, haciendo que sea imposible la comunicación entre

MS y BTS.

Figura 2-36. Zona de alta interferencia

Además, la herramienta usada en el procesado (NQDI) nos

permite obtener la lectura del escáner en cada momento en el

caso de los proyectos outdoor. En la Figura 2-37 se muestra la

lectura del C/I de los diferentes canales.

El C/I se define como el nivel de señal de portadora sobre

interferencia.



70

Figura 2-37. Lectura de los C/I con NQDI

6. Missing Neighbor. Otra de las posibles causas de un fallo de

accesibilidad puede ser una configuración de la red errónea,

como por ejemplo una definición de estaciones base vecinas

incorrecta. De esta manera, si es necesario que el terminal

móvil se conecte a otra estación base con mejores condiciones que la actual, no encontrará la correcta en su lista de vecinas.

2.2.4.2 CCR

Otro de los KPI reportados es el CCR o Call Completion Rate, que

representa el número de llamadas que se completa correctamente

frente al número de intentos totales; responde a la fórmula:

Hace referencia a la capacidad que posee la red de mantener una

llamada sin que se produzca una desconexión prematura.

Una vez se ha establecido con éxito una llamada, se puede dar:

La llamada se completa correctamente y es el usuario el que

finaliza la llamada.

Puede ocurrir que la llamada se caiga, es decir, que sea

interrumpida por la red sin que el usuario lo desee, lo que

conlleva a una percepción negativa del usuario respecto al

operador. Es por esto por lo que los operadores prestan gran interés por este parámetro.



71

Los parámetros que pueden observarse para analizar este KPI están

representados en la siguiente figura, en la que puede verse una

captura de NQDI:

Figura 2-38. Parámetros para analizar la mantenibilidad

1. Canal radio al que está conectado la MS o BCCH (serving).

Servirá para detectar posibles problemas de handover.

2. Nivel de señal RxLev

3. Valor del RxQual o nivel de calidad de señal

4. Instante de la llamada para el cual se está mirando el valor de

los parámetros y los mensajes de capa 3

5. Mensaje que indica las vecinas de GSM

6. Canales EGSM definidos como vecinos

7. Mensaje que indica las vecinas de EGSM

8. Las vecinas que se han detectado

9. Nivel de señal de las vecinas detectadas

Las posibles causas de un fallo de mantenibilidad pueden ser:

1. Handover no Completed: Un handover es el procedimiento que

lleva a cabo la red, cuyo objetivo es el de transferir el servicio

de una estación base a otra, cuando la calidad del enlace es

insuficiente. Para ampliar la información acerca de los

handovers se pueden consultar las referencias [10] y [35] de la

bibliografía. Este mecanismo garantiza la realización del

servicio cuando un móvil se traslada a lo largo de su zona de

cobertura. Existen dos motivos por lo que no se puede

completar un Handover (HO): que las condiciones radio no lo

permitan o que no se realice al canal adecuado.



72

En un procedimiento de handover, la red lo solicita con el

mensaje HANDOVER COMMAND y el terminal lo aceptará con

un mensaje HANDOVER COMPLETED.

En la Figura 2-39 se muestra un handover completado del canal

733 al canal 790. Con la lectura del escaner se puede

comprobar como el nivel del canal 790 era mucho mejor que el

del canal 733 en ese instante de tiempo, por lo que la red

solicita al terminal un handover y se realiza adecuadamente.

Figura 2-39. Handover completado

Sin embargo, en la siguiente figura se muestra como se intenta

un handover y no se puede realizar con éxito debido a las

malas condiciones radio (RxLev), que impiden que se envíe el

mensaje de HANDOVER COMPLETED.



73

Figura 2-40. Handover no completado

2. No Handover. En este caso la llamada se interrumpe ya que la

red no solicita el handover en el momento adecuado,

degradándose la señal en el canal servidor sin que se cambie a

otro de mejor nivel. Es debido a una configuración de red errónea.

3. Missing Neighbour. La red tiene definidas unas vecinas a las

que el terminal debe migrar en el momento en que la señal de

una de ellas mejore la señal de la estación servidora, pero este

procedimiento no siempre se lleva a cabo de manera correcta,

lo que puede inducir a errores en el análisis.

Por ejemplo, un terminal recibe el mensaje de información de

sistema 5ter, en el que no están definidos los canales

disponibles, por lo que el terminal no los reconoce como

vecinas, de manera que no realiza el cambio y la llamada se

interrumpe. A priori, esta caída de llamada puede interpretarse como un error de cobertura, ya que el nivel de señal del canal

servidor será bajo; sin embargo, el error realmente es una

mala definición de vecinas, ya que los canales vecinos tienen un

buen nivel de señal, lo cual puede comprobarse con la lectura

del escaner.

Este tipo de causas no pueden diferenciarse en los proyectos

indoor, ya que sólo se dispone de la lectura de los terminales,

que a pesar de estar en estado idle no podrán leer los niveles

de señal de estos canales al no estar definidos en el mensaje de

información de sistema.



74

4. Interferencia por canal adyacente. En este caso durante la

llamada se produce alta interferencia (High Rxqual) y

finalmente es causa de caída.

Un alto Rxqual durante un periodo de tiempo, finalmente

provoca una desconexión no deseada, ya que el contador de

radio link timeout llega a cero.

En la Figura 2-41 puede comprobarse como en el canal 773

tiene un alto RxQual (igual a 7) desde el instante 8:50

aproximadamente produciéndose la desconexión en el instante 8:58.

Figura 2-41. Desconexión por interferencias

5. Overshooting o sobre alcance. Este motivo se describió en el

apartado dedicado a la accesibilidad, por lo que se describirá

brevemente. La estación servidora puede tener buena señal a

más de 10Km de distancia, a pesar de que hay BTS más

cercanas, aunque éstas pueden estar en una zona montañosa y sin visión directa. Posiblemente la BTS servidora esté situada

en un lugar elevado y con el down tilt elevado, bajo estas

condiciones y con una visión directa se produce sobrealcance,

provocándose una degradación progresiva de la señal, y con

ello la interrupción de la llamada.

6. Cobertura. Es el motivo principal que causa la desconexión. En

la siguiente figura se observa cómo la llamada ya se inicia con

unas condiciones de cobertura bajas, y cómo a lo largo de la

llamada el nivel de señal va cayendo hasta que se produce una

desconexión.



75

Figura 2-42. Desconexión por cobertura.

7. Problemas adicionales. No pueden englobarse en ninguna de las

categorías anteriores y no pueden determinarse las causas de

desconexión ya que no se pueden observar anomalías en el

enlace radio.

Figura 2-43. Causas adicionales



76

2.2.4.3 MOS

La calidad de experiencia (QoE) es medida a menudo mediante tests

subjetivos controlados cuidadosamente en los que se reproducen

muestras de audio o video a espectadores, a quienes se les pide que

las puntúen en una escala. Las calificaciones asignadas por cada espectador son promediadas para así obtener la puntuación de

opinión media (MOS, Mean Opinion Score). En resumen, el MOS o

Mean Opinion Score indica la calidad con la que se recibe un clip de

audio o video.

La QoE se citó en el capítulo Calidad de Experiencia (QoE) y

Benchmarking, donde se explicó la importancia de este parámetro en

una campaña de esta índole. Sin embargo, en proyectos indoor no se

mide esta calidad del servicio.

Se usan tonos piloto mediante los cuales sólo se logra observar el

comportamiento de la red en cuanto a accesibilidad (la llamada

consigue establecerse) y mantenibilidad (la llamada no es interrumpida de manera ajena al usuario).

De esta forma, en este texto sólo se indica que el fabricante de las

herramientas utilizadas para la realización de las medidas y el post-

procesado de las mismas provee una herramienta para medir el QoE

mediante el intercambio de clips de voz y video. Además, ofrece un

algoritmo propio para calcular este parámetro.

2.3 Parámetros para voz UMTS Se comenzará describiendo la arquitectura de red UMTS, definiendo cada uno de los componentes que la componen. A continuación se

citan los diferentes canales de los que se hace uso en esta tecnología,

así como el proceso de conexión de una llamada de voz realizada

bajo la tecnología UMTS. Para finalizar este apartado, se describen los

parámetros que se analizan en este proyecto para presentar los

resultados finales al cliente.

Algunos de los apartados dedicados a UMTS, concretamente aquel

dedicado a los parámetros, debido a la similitud con los citados

anteriormente para GSM no se detallarán.

2.3.1 Arquitectura de red UMTS

El sistema UMTS es un sistema de acceso múltiple por división de

código de banda ancha (WCDMA). Este concepto es mucho más

complejo que el presentado en GSM. Haciendo una analogía con los

idiomas, es como si la información de cada usuario fuese traducida a

un idioma distinto y se transmitieran todas a la vez. Evidentemente

esto provoca una cantidad de información casi caótica. Sin embargo,



77

la estación base es capaz de reconocer todas las palabras de un

determinado idioma, es decir, recuperar la información de un usuario

sumergida en el ruido total. Cada uno de esos idiomas es un código

diferente que es asignado unívocamente a cada usuario. La Figura

2-44, muestra de manera esquemática como se transmite la

información en GSM y en UMTS.

Figura 2-44. Diferencias entre sistemas de acceso de GSM y UMTS

En este proyecto se intenta mantener un equilibrio entre los aspectos

tecnológicos y la percepción del usuario. Los KPI’s reportados en

UMTS son similares a los ya citados en GSM, ya que en ambas

tecnologías se valora el servicio de voz. Sin embargo, cabe destacar

aspectos que diferencian ambas tecnologías a la hora de reportar

datos al cliente.

Para ello se comenzará con un breve repaso al modelo de transmisión

de UMTS que ayudará comprender mejor estas diferencias entre tecnologías; y a continuación se detallarán los diferentes

componentes de la arquitectura de red.

Para detallar los conceptos de UMTS presentados a continuación se

puede consultar la referencia [24]. UMTS está basado en una

tecnología que ensancha la energía RF a una banda ancha, haciendo

así que la señal ocupe más ancho de banda. Esto conlleva una

desventaja, ya que se necesitará un mayor ancho de banda para

transmitir la misma información, pero se compensa con la gran



78

ventaja que aporta, y es que varias estaciones UMTS pueden

transmitir en la misma frecuencia al mismo tiempo y en el lado

receptor se pueden separar las diferentes transmisiones; este método

es el llamado CDMA (Code Division Multiple Access).

Figura 2-45. Principio del ensanchamiento de espectro

Para permitir esta separación en la recepción, el usuario debe

modular con un código binario (key) antes de transmitir. Para un bit

de datos 1, es transmitido el código binario negativo, para un bit de

datos 0, se transmite el mismo código. Por ejemplo, si el código tiene

una longitud de 4 bits, el rate de datos transmitidos y por tanto el

ancho de banda RF resultante es 4 veces superior al que resultaría sin el factor de ensanchamiento (spreading).

En la figura a continuación se muestra la ventaja de utilizar una señal

con codificación de canal frente a utilizarla sin codificación:

Figura 2-46. Codificación de canal.



79

Los códigos usados en UMTS tienen una secuencia pseudo random de

bits, haciendo que la señal que se está transmitiendo parezca ruido

(Pseudo Noise o PN). Para evitar confusiones entre código y mensaje

transmitido, a cada bit del código se le llama chip. Así, la nueva tasa

de bit transmitido es la tasa de chip, en lugar de la tasa de bit de

usuario.

Conviene recordar la diferencia entre el spread code (o código de

ensanchamiento) y el scrambling code. “El código de scrambling no

aumenta la tasa de chip: se multiplica chip a chip”. [12]

Figura 2-47. Spread Code y Scrambling Code. [12]

El ensanchamiento (spreading) se realiza sobre los denominados

canales fisicos y se produce en dos fases. El acceso múltiple es

logrado gracias a que cada usuario posee un código para realizar el

proceso de spreading, a dicho código se le denomina código de

spreading. Este código es utilizado para modular la información y una

réplica del mismo código es utilizada para recuperar la información en

el receptor.

Una primera fase llamada canalización, en la que se realiza el

ensanchamiento propiamente dicho, donde cada símbolo es

transformado en un número determinado de chips. Esto se realiza

mediante la multiplicación de la señal por el código de canalización

correspondiente, cuya misión en el enlace descendente es separar las transmisiones entre usuarios de una misma célula, y en el enlace

ascendente es separar diferentes conexiones (servicios) simultáneas

de un mismo terminal (usuario).

Los códigos ortogonales no podrían realizar las funciones del

spreading por sí solos en la interfaz aérea de UTRAN, ya que sólo

pueden ser utilizados cuando la señales a las que se aplica están

sincronizadas; lo cual no sucede con los usuarios que no tienen

sincronía en el enlace de subida. Algo más es necesario, debido a que

si se utilizan los códigos ortogonales en el enlace de subida, éstos se

cancelarían fácilmente, y sólo se pueden utilizar dentro de una sola

estación base. Para solucionar este problema se requieren los códigos de pseudo ruido, los cuales son utilizados en la segunda parte del

proceso de spreading, llamada scrambling.



80

En esta segunda fase, la trama de chips complejos es multiplicada

por el código de scrambling o aleatorización antes de ser modulada.

En el enlace descendente este código es igual para todos los usuarios

de una misma célula y diferente para las otras células; su misión es

separar las transmisiones entre células.

En el proceso de scrambling, la señal es multiplicada por la función

XOR con los códigos de scrambling de pseudo ruido. Estos códigos de

scrambling pueden ser códigos largos (códigos de oro con periodos de

10 ms) o códigos cortos (códigos S(2)). Estos códigos de pseudo ruido tienen una muy buena autocorrelación. La autocorrelación mide

la correlación entre la señal y la versión de la misma que ha sido

retardada en tiempo; así que si la señal recuperada en el receptor es

multiplicada por el código de pseudo ruido que la generó, se

encontrará una buena autocorrelación si es la señal correcta; para

esto, la señal fue modulada usando el mismo código de pseudo ruido

en el transmisor. Esta propiedad puede utilizarse para la secuencia de

sincronización inicial y para separar los componentes generados por

las diferentes rutas que sigue una señal al encontrarse distintos

obstáculos en su camino.

Existen muchos códigos de pseudo ruido disponibles en el enlace de subida, así que no se necesita un manejo cuidadoso de ellos. Un

código de spreading identifica a un UE a una estación base específica.

En el enlace de bajada, los códigos de scrambling son utilizados para

reducir la interferencia entre estaciones base, ya que cada Nodo B

tiene sólo un código de scrambling primario y el UE puede utilizar

esta información para separar las estaciones base; de manera que un

terminal puede estar recibiendo información de varios nodos B a la

vez y ser capaz de distinguir la procedencia de cada uno de los bits.

Existen 512 códigos de scrambling primarios en el enlace de bajada,

éstos se dividen en 64 grupos y cada uno consiste de 8 códigos. El

propósito de estos grupos es mejorar el proceso de sincronización.

Si se desea profundizar en los esquemas de modulación de UMTS

puede consultarse la cita [9].

Los receptores implementan un proceso de correlación con la señal

recibida y el código usado. Incluso si alguno de los bits es destruido

por interferencia de otras estaciones UMTS que estén en la misma

frecuencia, los datos originales puede ser filtrados y extraídos.

Físicamente, el la energía RF ensanchada en la banda extendida es

combinada por el receptor y reducida a banda estrecha mediante el

proceso de correlación. Esta concentración suprime cualquier

interferencia (de bandas estrecha y ancha) mediante el proceso

llamado system gain; de manera que se obtiene una gran resistencia a interferencias.



81

En la Figura 2-48 se presenta el esquema que sigue la señal en los

procesos de transmisión y recepción con el método CDMA.

Figura 2-48. Proceso de transmisión y recepción UMTS

Los receptores comerciales de UMTS o (UE) incluyen el receptor RF,

las etapas de correlación y el demodulador.

A continuación, se describe la arquitectura de la red UMTS. El sistema UMTS se compone de 3 grandes bloques:

• Red central o núcleo de red(Core Network, CN)

• Red de acceso de radio(Radio Access Network,RAN ó UTRAN)

• Terminales móviles(User Equipment, UE)

En la siguiente figura se muestra esta arquitectura de red simplicada:

Figura 2-49. Arquitectura de red UMTS simplificada

En la Figura 2-50 se muestra un modelo de arquitectura UMTS más

detallada, donde pueden diferenciarse los módulos principales y las analogías con el sistema GSM.

A continuación se detallan los diferentes componentes de la red:



82

Red Central (CN)

La red central o Core Network (CN) está formada por el MSC (pieza

central en una red basada en conmutación de circuitos) y el SGSN

(pieza central en una red basada en conmutación de paquetes). Las redes y los terminales pueden tener sólo el dominio PS, sólo el

dominio CS ó ambos dominios implementados.

La red central transporta la información, tanto para tráfico como de

señalización, y contiene la inteligencia del sistema. A través de ésta,

UMTS se conecta a otras redes de comunicaciones. Los elementos

que componen la CN son: HLR, VLR, AuC, EIR y centros de SMS.

Red de Acceso de Radio (RAN o UTRAN)

El equivalente a la BTS de GSM se denomina Nodo B y el equivalente

a la BSC se denomina RNC. Los nodos B podrán ser colocados en los

mismos emplazamientos que las BTS ya existentes, o en diferentes

localizaciones.

UMTS utiliza diferentes modos de realizar una transmisión dúplex:

FDD y TDD. En FDD se emplean distintas portadoras para los enlaces

ascendente y descendente, mientras que en TDD se emplea una

única portadora para todos los usuarios y ambos enlaces, pero divide

la información en diferentes intervalos de tiempo para ambos

enlaces.

El modo TDD permite altas velocidades de transmisión pero sólo

puede ser usado para pequeñas distancias.

Terminales móviles (UE)

Se denomina equipo de usuario o terminal móvil al equipo que

permite al usuario mantener una comunicación. Es el equivalente al

terminal móvil de GSM, por lo que sus características son similares.

Los equipos de usuario (Ue) se conectan a la red de acceso mediante

el interfaz radio (Uu), basado en WCDMA. El interfaz Iub es el

encargado de comunicar los Nodos B con la RNC (Radio Network

Controller), tanto como para el transporte de tráfico para el usuario,

como para el transporte de señalización. Véase Figura 2-50.

La red de acceso UMTS (UTRAN) está formada por uno o más

subsistemas llamados RNS (Radio Network Subsystem). Cada RNS

está a su vez constituido por un controlador RNC (Radio Network

Controller), que es el responsable de la gestión de los recursos y por



83

un determinado número de estaciones base (Nodo B) en función de

los requisitos y la implementación del RNC.

Figura 2-50. Arquitectura de red UMTS

Tal y como se puede comprobar en la Figura 2-50, con el interfaz Iur

se pueden realizar los soft handover (descritos en el apartado

“Porcentaje de HO 3g-2g successful” en la página 99).

El RNC se conecta al núcleo de red mediante el interfaz Iu; como el

sistema UMTS funciona por conmutación de paquetes y conmutación

de circuitos, se necesitan dentro del interfaz Iu dos interfaces más.

La gestión de la conmutación de circuitos se implementa en el

interfaz Iu-CS y la de paquetes se realiza mediante el interfaz Iu-Ps.

Las principales funciones del RNC son:

1. Gestionar las portadoras de acceso por radio para el transporte

de datos del usuario.

2. Gestionar y optimizar los recursos de la red por radio.

3. Controlar la movilidad.

4. Dar mantenimiento a los enlaces de radio.



84

2.3.2 Canales UMTS

En la siguiente tabla se muestran las frecuencias usadas en cada una

de las bandas UMTS, así como los canales y el espaciamiento entre

canales en cada una de ellas.

Frequency Bands Frequency Range Duplex

Band I 1920 – 1980 MHz (uplink)

2110 – 2170 MHz (downlink)

190 MHz

12

channels

Band II 1850 – 1910 MHz (uplink)


80 MHz

12

channels

Band III 1710 – 1785 MHz (uplink)


95 MHz

15 channels

Band IV 1710 – 1775 MHz (uplink) 2110 – 2175 MHz (downlink)

400 MHz 12

channels

Band V 824 – 849 MHz (uplink)


5

channels

45 MHz

Band VI 830 – 840 MHz (uplink)


45 MHz

2

channels

Band VII 2500 – 2570 MHz (uplink)


120 MHz

Band VIII 880 – 915 MHz (uplink)


45 MHz

Band IX 1749.9 – 1784.9 MHz (uplink)

1844.9 – 1879.9 MHz (downlink)

95 MHz

Band X 1710 – 1770 MHz (uplink)


400 MHz

Espaciamiento de

canal

200 kHz

Anchura de banda 5 MHz

Modulación QPSK (dl) 2*BPSK/HPSK (ul)

Chip rate 3.84 Mcps

Formato de acceso CDMA

Voz Adaptive multirate (AMR), dynamic operation on

full and half rate channel depending on capacity and reception quality

Control de potencia Up to 1500 power control commands per second changing the level in increments of 1, 2 or 3 dB,

depending on the setting of the Node B (base

station)

Tabla 2-4. Visión general de Bandas y canales UMTS

En España, el 13 de marzo del año 2002 se adjudicaron las 4

primeras licencias UMTS disponibles a las operadoras Telefónica

Móviles (Movistar), Airtel (actualmente Vodafone), Amena

(actualmente Orange) y al consorcio Xfera (más conocido como

Yoigo).



85

Los canales asignados para cada una de las operadoras en España

para UMTS son:

Operador Canales

ORANGE 10638 10663 10688

MOVISTAR 10788 10813 10838

VODAFONE 10713 10738 10763

YOIGO 10563 10588 10613

Tabla 2-5 . Canales asignados a cada operador en UMTS

Los tipos de canales existentes en UMTS son:

Los canales lógicos expresan el tipo de información que se

transfiere por la interfaz radio. Pertenecen al nivel de enlace.

Los canales de transporte expresan cómo se transmite esa

información.

Los canales físicos denotan los recursos utilizados: códigos de

expansión, frecuencias portadoras e intervalos de tiempo.

Los canales lógicos pueden clasificarse en canales de control y

canales de tráfico, donde:

Canales de control:

o BCCH (Broadcast Control CHannel): Sentido descendente.

Difunde la información en la red.

o PCCH (Paging Control CHannel): Tiene sentido

descendente, y se usa para enviar los avisos a los móviles

localizados en la red.

o CCCH (Common Control CHannel): Es bidireccional, y es

utilizado para la señalización con móviles que no tienen

conexión RRC.

o DCCH (Dedicated Control CHannel): También es bidireccional y se usa para la señalización con un móvil

específico.

Canales de tráfico:

o DTCH (Dedicated Trafic CHannel): Es bidireccional y se

usa para la transfernecia de información con un móvil

específico.

o CTCH (Common Trafic CHannel): Transfiere información

de punto a multipunto de manera bidireccional.

Los canales de transporte pueden considerarse como servicios

ofrecidos por la capa 1 a las capas superiores. Llevan asociados

distintos formatos de transporte definidos por la codificación de

datos, entrelazado, velocidad de bits y proyección sobre canales físicos. En estos canales, las componentes de información y

señalización van multiplexadas en tiempo; equivalen a los canales

lógicos de GSM.



86

Estos canales de transporte se dividen en comunes y dedicados. Los

canales comunes son compartidos por varias MS aunque pueden

también usarse para intercambiar información con una MS

determinada con identificación en-banda; mientras que en los canales

dedicados la MS se identifica por el canal físico que está utilizando.

En UMTS no hay distinción entre canales dedicados (control)

vinculados a un canal de tráfico y los que no lo están.

Los canales comunes son: BCH (Broadcast CHannel): Difunde la información entre red y

célula en sentido descendente.

FACH (Forward Access CHannel): Tiene sentido descendente y

es utilizado para el envío de información a móviles cuya

situación es conocida.

PCH (Paging CHannel): Similar al FACH pero a móviles cuya

situación no es conocida; también en sentido descendente.

DSCH (Downlink Shared CHannel): Dedicado a la asignación de

recursos con carácter descendente.

RACH (Random Access CHannel): Tiene sentido ascendente y

se encarga del acceso aleatorio de los móviles.

CPCH (Common Packet CHannel): Se encarga de la transmisión de paquetes sin asignación exclusiva en sentido ascendente.

El canal dedicado DCH tiene sentido bidireccional, y se encarga de la

transmisión de información y señalización en un móvil específico.

Se han definido dos modos de funcionamiento en UMTS-WCDMA:

Modo FDD con dos portadoras por radiocanal para operación en

bandas de frecuencias emparejadas. Idóneo para servicios

simétricos, con una amplia gama de velocidades

Modo TDD con una portadora por radiocanal para operación en

bandas de frecuencias no emparejadas; resulta

adecuado para servicios asimétricos en entonos de interiores y

microcelulares. En este modo, los requisitos de sincronización son más estrictos y exigen más márgenes (overhead) para los

tiempos de guarda y rampas de variación de potencia.

El Multiacceso FDD tiene dos modos:

Bandas Emparejadas (Paired Bands):

Enlace Ascendente: 1920 – 1980 MHz Enlace Descendente: 2110 – 2170 MHz

60 MHz = 12 Portadoras

Bandas no emparejadas (Unpaired Bands)

2010 – 2025 MHz

1900 – 1920 MHz 35 MHz = 7 Portadoras



87

Un canal físico es una asociación de códigos e intervalos dentro de

una estructura de tramas. Por ello:

En FDD: Par (Frecuencia Portadora, Código).

En TDD: Tripleta (Frecuencia Portadora, Código, Intervalo). Los

canales físicos se diferencian o clasifican:

1. Según el sentido de la transmisión:

Ascendente.

Descendente.

2. Según la asignación a estaciones móviles: Comunes.

Dedicados.

3. Según el tipo de información intercambiada:

Datos.

Control.

Los diferentes canales físicos según la asignación a estaciones

móviles son:

Comunes:

o P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel):

Sentido descendente. Se encarga de soportar el BCH.

o S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel): Es el encargado de soportar el FACH y el

PCH y tiene sentido descendente.

o PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): Tiene

sentido descendente y soporta el DSCH.

o PRACH (Physical Random Access CHannel): Soporta el

RACH. Sentido ascendente.

o PCPCH (Physical Common Packet CHannel): Soporta el

CPCH. Sentido ascendente.

o CPICH (Common PIlot CHannel): Tiene sentido

descendente y es un piloto continuo para referencia de

potencia y fase a las MS.

o SCH (Synchronization CHannel): Es descendente y se

encarga de la sincronización de las MS con una célula. o AICH (Acquisition Indicator Channel): Notifica la

aceptación o el rechazo de solicitudes de registro en

sentido descendente.

o AP-AICH (Access Preamble Acquisition

Indicator Channel): Es similar al AICH pero con

solicitudes de uso del CPCH y tiene sentido

descendente.

o CSICH (CPCH Status Indicator CHannel): Tiene sentido

descendente e informa de la disponibilidad del CPCH.

o CD/CA-ICH (Collision Detection Channel Assignment

Indicator CHannel): Informa sobre la detección de

colisiones y es el encargado de la asignación del CPCH. Tiene sentido descendente.



88

o PICH (PIlot CHannel): En sentido descendente informa

al MS sobre la decodificación del PCH.

Dedicados:

o DPDCH (Dedicated Physical Data CHannel): Es

bidireccional y se encarga del tráfico de datos de DCH.

o DPCCH (Dedicated Physical Control CHannel): También

es bidireccional y se encarga del tráfico de señalización

del DCH.


Los diferentes procedimientos necesarios en el proceso de conexión

hacen uso de distintas capas de la red UMTS, de esta manera se tiene

un proceso dividido en capas.

Las tramas de comunicación en UMTS son los procedimientos llevados

a cabo para establecer la comunicación en toda la red de este

sistema. En la Figura 2-51 se muestran cada uno de los

procedimientos que son necesarios en una conexión:

Figura 2-51. Modelo básico de transacciones de red UMTS

Para facilitar la comprensión de las tramas simuladas, se pueden

tomar las siguientes consideraciones:

Los mensajes son siempre intercambiados entre nodos

En cada nodo se utilizan protocolos

Cada mensaje es numerado para poder saber el orden

En algunos mensajes se indican los parámetros

El objetivo de las tramas es permitir la comunicación de un móvil

(definido como UE en UMTS), con un Nodo B mediante la interfaz Iu.

•Radio Network (Control Plane)

•Radio Network (Control Plane)Paging

•Radio Network (Control Plane)RRC Connection Setup


•System Network (Control Plane)Transaction Reasoning


•System Network (Control Plane)Authentication and Security


•System Network (Control Plane)

Transaction Setup and Radio Access Bearer Allocation


•System Network (Control Plane)Transaction


•System Network (Control Plane)

Transaction Clearing and Radio Access Bearer Release

•Radio Network (Control Plane)RRC Connection Release



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Dicho Nodo B se comunica mediante la interfaz Iub con el RNC. El

RNC establece un enlace ya sea con el MSC o el SGSN. Lo anterior va

a depender si se desea conmutación por paquetes o por circuitos, es

decir, por ejemplo si se requiere una conexión a Internet o

simplemente una llamada telefónica. El MSC o el SGSN ya pertenecen

a la red central, y de ahí ya pueden accesar a una red externa como

lo es la PSTN; ésta mediante GMSC ó GGSN los cuales también son

parte de esta red central.

Para lograr la comunicación dentro de este sistema, lo primero que se debe hacer es el acceso del móvil a la red; lo cual se lleva a cabo

mediante la autentificación de usuario, y es como una especie de

identificación en la red. Una vez que el móvil se ha identificado, en el

caso en que exista una llamada entrante para el móvil, o algún

mensaje de texto, la red le informa mediante el proceso llamado

paging.

Una vez que se realiza el proceso de paging, se establece la conexión

RRC. La transferencia de RRC desocupado a RRC conectado se

comienza en el móvil, que transmite un mensaje para el

establecimiento de la conexión RRC. Este mensaje incluye, junto con

más información, la identidad del móvil. Cuando la conexión RRC se establece, el mensaje de control de la conexión de la capa más alta

del UE se transmite de forma encapsulada; como un mensaje inicial

del móvil al dominio seleccionado de la red central o CN. Después de

ésto, se procede a la autentificación de usuario, cuyo objetivo es

mantener la seguridad dentro de la red.

Después, basándose en los parámetros transmitidos en el mensaje

inicial del móvil: interferencia actual, tráfico en la célula... la red

decide el tipo de canal que se usará en la comunicación mediante la

asignación de una portadora, pero esta portadora será establecida

por el RNC. Una vez que se tiene la portadora radio, los datos de

información se intercambian entre el móvil y la red central.

Una vez que termina la comunicación entre el móvil y la red, se

manda un mensaje de desconexión; entonces, la red central solicitará

la liberación de la portadora al RNC. Y cuando ésta se libera, el móvil

seguirá con la conexión RRC, la cual deberá ser liberada

posteriormente para que el móvil pase al estado idle.

Para entender mejor este proceso, se presenta un esquema de la red

UMTS con los diferentes protocolos utilizados.



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Figura 2-52. Arquitectura de protocolo de la interfaz de radio

Además, a continuación se detallan cada uno de los procedimientos

mostrados en la figura:

Paging: es un procedimiento de la capa Mobility Management

(MM) que permite la comunicación entre móvil y nodo B; hace

uso del TMSI. Existen dos tipos de Paging, según si la

comunicación se establece por primera vez (Tipo 1) o si la

conexión ya estaba establecida anteriormente (Tipo 2). Esta

diferenciación tiene lugar en la RNC.

o Tipo 1: El mensaje de paging se envía a través de los

canales Cell_PCH o URA_PCH, según si el usuario está en

modo idle o registrado en la red UTRAN, respectivamente. Este tipo de paging puede ser enviado también para

usuarios que no estén registrados en ninguna célula.

o Tipo 2: La red intenta localizar a un terminal con el que

ya tiene conexión previamente. Está destinado a usuarios

que se encuentran en modo dedicado (Cell_DCH) o en

modo FACH (Cell_FACH); siempre está dedicado y tiene

como destinatario un solo UE.

Los mensajes utilizados en los dos tipos de paging se

representan en las figuras expuestas a continuación:



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Figura 2-53. Paging Type 1

Figura 2-54. Paging Type 2

Radio Resource Control (RRC) connection setup: es un

procedimiento elemental que permite establecer la conexión

radio entre el terminal y la red de acceso radio (RAN).

Figura 2-55. RRC Connection Setup

La Figura 2-55 muestra el proceso de conexión entre el UE y la

RNC a través de la interfaz Uu e Iub.

La conexión RRC siempre empieza con un mensaje por parte

del terminal RRC CONNECTION REQUEST enviado a través del

canal CCCH (el canal CCCH en dirección ascendente es igual al RACH, y esta petición de conexión RRC se envía a través del

canal físico PRACH). Este mensaje de petición es recibido en el

RNC a través de la interfaz Iub, y es aquí cuando la entidad

RRC del RNC cambia su estado de idle a connected (ya sea en

el canal Cell_FACH o Cell_DCH). Después, la RNC se comunica

con el UE a través de los canales de control comunes (FACH y

RACH respectivamente).

El mensaje de petición de conexión RRC contiene toda la

información necesaria acerca de la conexión radio requerida y la

identidad del operador y el terminal (IMEI (International Mobile



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Equipment Identity), TMSI (Temporary Mobile Equipment

Identity), LAI (Location Area Identity) y RAI (Routing Area

Identity)). El mensaje de RRC CONNECTION REQUEST debe

indicar cuántos de estos valores se han insertado en el

mensaje, y de acuerdo con este valor se deben definir cada uno

de estos parámetros. Además de estas identidades, el mensaje

citado contiene la razón de la petición de canal radio. Existen

numerosas razones por las que un UE puede pedir el canal:

o Originar una llamada de voz.

o Originar una llamada streaming. o Originar una llamada interactiva.

o Originar una llamada en background.

o Terminar la conversación de voz.

o Terminar una llamada de streaming.

o Terminar una llamada interactiva.

o Terminar una llamada en background.

o Llamada de emergencia.

o Señalización de alta prioridad.

o Señalización de baja prioridad.

o Llamada de reestablecimiento.

Tal y como puede comprobarse de esta lista, el mensaje de RRC CONNECTION REQUEST además indica qué tipo de QoS (Quality

of Service) será requerido cuando tenga lugar la transacción;

de esta manera, una llamada de emergencia será tratada de

manera diferente por la red.

Según la razón de esta petición de conexión, la RNC toma la

decisión de concederla o no, asignando recursos comunes o

compartidos de la red. La interfaz Iub queda asignada cuando

la RNC envía un mensaje de NBAP RADIO LINK SETUP a la BS.

Este mensaje contiene la descripción del formato de transporte,

la información del control de potencia y la información de

código, es decir, el scrambling code uplink para la comunicación

WCDMA-FDD.

Una vez llegado a este punto de la conexión, la estación base

(BS) asiente el mensaje enviando NBAP RADIO LINK SETUP

RESPONSE. Este mensaje informa a la RNC sobre la dirección

de la capa de transporte. El SRNC (Serving Radio Network

Controller) comienza el establecimiento de la conexión según la

información recibida de la BS. Este procedimiento se lleva a

cabo por el plano de control interno de la capa de transporte en

la interfaz Iub. Cuando la comunicación Iub está lista para ser

usada, la RNC envía un mensaje RRC CONNECTION SETUP al

UE sobre los canales de control comunes (FACH en el caso de

una conexión usando el canal DCH si se trata de una comunicación en dedicado); en este mensaje, el SRNC informa



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al terminal de usuario UE el formato de transporte, el control de

potencia y los códigos usados, que en el caso de una

comunicación WCDMA-FDD sería el scrambling code en sentido

descendente. El UE confirma el establecimiento de la

comunicación con un mensaje RRC CONNECTION SETUP

COMPLETE.

Transaction reasoning: Tiene lugar una vez que la conexión ha

sido establecida y es el proceso por el cual el terminal indica a

la red (Core Network) el tipo de conexión que desea. Basándose en la información que recibe, la red puede decidir

proseguir con la conexión o finalizarla.

Figura 2-56. Transaction Reasoning

El procedimiento de autenticación y seguridad: autentifica de

manera mutua el operador de UMTS y la red; posteriormente

activa los mecanismos de seguridad necesarios para el acceso a

la red.

Figura 2-57. Authentication and security control

Durante el establecimiento de la conexión RRC, el UE ya ha

informado al RNC, usando los parámetros de clasificación,

acerca de sus capacidades, como por ejemplo los algoritmos de

seguridad que soporta.

El terminal de usuario y la red se autentican mutuamente, de

manera que la red envía al terminal un mensaje MM

AUTHENTICATION REQUEST en el payload de los mensajes

RANAP AND RRC DIRECT TRANSFER. Tras la ejecucion de los

algoritmos de autenticación en el USIM (Univeral Subscriber

Identity Module), el móvil responde con un mensaje MM AUTHENTICATION RESPONSE que envía de nuevo en el payload



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del mensaje anteriormente citado. En este diálogo el RNC actúa

como un relevo que reenvía el contenido de RANAP DIRECT

TRANSFER a RRC DIRECT TRANSFER y viceversa.

La red de núcleo o CN indica a la interfaz UTRAN que la

transacción debe ser encriptada con un mensaje RANAP

SECURITY MODE COMMAND. Este mensaje indica a la UTRAN

los algoritmos de seguridad y la integridad del canal de

comunicación, así como las claves de encriptación.

Basándose en esta información la RNC envía una petición al UE

para que éste comience con la encriptación usando las claves y

los algoritmos correspondientes, enviándole el mensaje RRC

SECURITY MODE COMMAND. El terminal de usuario indica que

ha usado correctamente los algoritmos de protección y

encriptación enviando el mensaje RRC SECURITY MODE

COMPLETE. Tras este mensaje, la RNC indica a la CN que el

procedimiento se ha completado satisfactoriamente y la

comunicación se realiza de manera segura.

Transaction setup and Radio Access Bearer (RAB): localiza e

identifica los recursos necesarios para la conexión, según el tipo de acceso que se realice (basado en conmutación de circuitos o

de paquetes).

Figura 2-58. Transaction setup con RAB allocation (CS)

En una transacción CS la información es enviada a través del

mensaje RRC/RANAP DIRECT TRANSFER. Estos mensajes

pueden llevar en sus payload los mensajes de CC SETUP, como

se muestra en la Figura 2-58. Estos mensajes identifican la

transacción e indican los requisitos de QoS; en otras palabras,

el tipo de portadora que se requiere para el servicio cuyos

parámetros pueden contener:

o Transaction Identifier (TI)

o Identificador de Stream



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o Clase de tráfico

o Indicador de asimetría

o El bit rate máximo

o El bit rate garantizado

Según el valor de TI, el UE y el nodo de la CN serán capaces de

distinguir entre sí sus llamadas, ya que cada llamada tiene su

propio TI. El identificador de stream reconoce la portadora

usada en la llamada; si no existe, significa que el protocolo de

CC en el UE quiere establecer una nueva portadora.

Una vez que se ha recibido el mensaje de CC SETUP, el servidor

MSC entra en acción. Antes de nada, comprueba que el UE y el

operador tienen permitido utilizar los recursos que han pedido.

Si la respuesta a este chequeo es afirmativa, el servidor MSC

comienza con la asignación de RAB con un único identificador y

pidiendo la configuración de un RAB con los parámetros de QoS

necesarios. Ésto lo hace utilizando el mensaje RANAP RAB

ASSIGNMENT REQUEST en la interfaz Iu.

Cuando el RNC recibe esta petición, comienza con el reparto de

portadoras radio comprobando los recursos disponibles para satisfacer el QoS. Si existen recursos, la asignación de la

portadora será conforme con el QoS requerido; pero si no es

así, el RNC puede seleccionar otra portadora aunque no se

cumpla el QoS o poner en cola la petición a la espera de la

disponibilidad de la portadora que satisfaga el QoS. Estos casos

especiales merecen un trato diferenciado.

La RNC informa al UE de la asignación de la portadora

enviándole un mensaje RRC RADIO BEARER SETUP. Cuando el

UE recibe este mensaje, combina la información que

originariamente envío a la red con el mensaje CC SETUP con el

identificador de portadora que le ha sido asignada. De esta

manera, el terminal de usuario puede enrutar su tráfico de datos en la interfaz de usuario en la portadora correcta. En

cuanto el UE es capaz de recibir datos de la nueva portadora,

envía el asentimiento RRC RADIO BEARER SETUP COMPLETE a

la RNC. La RNC debe establecer una portadora Iu para la nueva

comunicación, además de indicar a la MSC servidora de que un

RAB ha sido asignado enviando un mensaje RANAP RAB

ASSIGMENT RESPONSE. Además, si la RNC hace cualquier

cambio en el valor del QoS requerido por el MSC, será indicado

en este mensaje. A partir de este momento, el procedimiento

continúa en el nivel de protocolo CC.

El procedimiento elemental de Transaction es la fase en la que existe una conexión activa con el plano de usuario.



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Transaction clearing and RAB release: es el procedimiento en el

que se liberan todos aquellos parámetros relacionados con la

conexión que está teniendo lugar.

Cuando una conexión tiene lugar en el plano de usuario, la

primera acción a realizar es la desconexión, que se muestra en

la Figura 2-59; en la que el proceso se origina en un UE,

aunque también lo puede comenzar la CN.

Una vez que se ha desconectado el plano de usuario, el sistema

libera el RAB con un subprocedimiento que usa los mensajes

RANAP RAB ASSIGMENT REQUEST y RANAP RAB ASSIGMENT

RESPONSE. El terminal de usuario aún disfruta de una conexión

RRC a la red UTRAN y ningún otro RAB para el mismo UE debe

existir aún.

Figura 2-59. CS transaction clearing and RAB release.

RRC connection release: contiene todos los mecanismos

necesarios para que la conexión entre el UE y la red de acceso

pueda liberarse.

Figura 2-60. RRC connection release.

Este procedimiento siempre lo comienza la RNC, que identifica

qué conexión RRC debe ser liberada y envía la información al

UE con el mensaje RRC CONNECTION RELEASE. El terminal de

usuario debe confirmar que la conexión ha sido liberada

enviando un RRC CONNECTION RELEASE COMPLETE.



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Tras esto, la RNC comienza a liberar los recursos de la interfaz

Iub intercambiando los mensajes NBAP RADIO LINK DELETION

y NBAP RADIO LINK DELETION RESPONSE. Cuando la

eliminación del radioenlace llega al nivel NBAP, la portadora de

los datos de transporte de la interfaz Iub es liberada.


Sobre la calidad de servicio (QoS) se pueden definir distintas

características según la base en la que se sustente:

Tecnología:

o Retardo.

o Caudal. o Anchura de Banda.

o Indisponibilidad.

o Tasa de errores.

Percepción del usuario.

o Prioridades.

o Calidad subjetiva de imágenes y sonidos.

o Seguridad.

o Confidencialidad.

o Coste.

Gestión estática de los recursos.

o Tipificación de QoS.

o Control de admisión.

o Reserva de recursos. o Negociación de recursos en un entorno cambiante.

Gestión dinámica de los recursos.

o Monitorización de la comunicación.

o Seguimiento de los parámetros de acceso al sistema.

o Negociación de valores de parámetros.

o Sincronización entre servicios simultáneos.

A continuación se describirán aquellos parámetros exclusivos de

UMTS:

RSCP

El RSCP (Received Signal Code Power) es la energía resultante del

proceso de correlación y descrambling; normalmente se mide en

dBm. El RSCP no puede ser calculado como una potencia RF recibida

con un monitor de recepción o un analizador de espectros, sino que

como la señal ha sido filtrada con el código correcto (el definido por el

UE), debe usarse un receptor de correlación para calcularlo usando el

código específico.



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Un receptor de UMTS comercial tiene que saber el código que se

transmite para poder realizar el proceso de correlación.

Ec/Io

El Ec/Io es la tasa de energía recibida por chip (o bit de código) por

nivel de interferencia recibido; normalmente se expresa en dB. En caso de que no exista interferencia como tal, este nivel se define

como el de ruido presente. Sin embargo, en una red de UMTS el UE

recibirá normalmente la señal desde diferentes celdas, todas

transmitidas en la misma frecuencia pero diferente código de

scrambling. Existen ocasiones en las que el UE se encuentra cerca de

un nodo y tiene un alto nivel de RSCP pero no es capaz de

conectarse, ya que hay cerca otro nodo que le está interfiriendo la

comunicación. Este efecto se llama pillot pollution y los planificadores

de red intentan evitarlo, localizando los nodos lo suficientemente

espaciados.

Para medir el Ec/Io se necesitará el mismo equipo que para el RSCP,

ya que es necesario calcular la energía de chip.

El antes citado system gain o ganancia de sistema, permite que

exista comunicación aunque el nivel de interferencia sea mayor que

el nivel de señal, por lo que el parámetro Ec/Io tomará valores

negativos aun cuando la comunicación sea posible. Cabe destacar

que en la mayoría de los casos prácticos el valor será negativo.

Además de estos parámetros, es importante tener presente otro más

aunque éste no se reporte, y es el RSSI o Received Signal Strength

Indicator.

El RSSI compara los dos parámetros anteriores mediante la fórmula:

][dBIERSCP[dBm]RSSI[dBm] oc

Al igual que los parámetros que lo componen, es necesario el mismo

equipo para calcularlo.

Para la red, según los criterios del cliente, se imponen unos umbrales a partir de los cuales se consideran unas muy malas condiciones

radio y calidad. En este caso, para que sirva de orientación se toman:

Ec/Io > -12 dB (Calidad)

RSCP > -110 dBm (Nivel)

Porcentaje de uso de tecnología

Otro factor importante a reportar al cliente para evaluar el estado de

la red es el porcentaje de tiempo que se usa cada tecnología.



99

Con los valores de este parámetro se puede lograr una visión global

de la cobertura 3G de una zona determinada, así como de la calidad

de servicio en dicha zona.

Se supone una zona determinada en la que la operadora tiene un

despliegue 3G casi al 100%, es decir, se han instalado nodos B que

cubren casi la totalidad del territorio. Cuando se presenta el valor de

este parámetro en esta zona se detecta que el porcentaje de uso de

3G frente a 2G es de un 40%. De aquí se puede concluir que se

requieren trabajos de optimización en la red, ya que estos valores indican problemas en la red, ya sean por RSCP o Ec/Io.

De igual manera se actuará para datos, detallado en el apartado

Parámetros para datos.

Porcentaje de HO 3g-2g successful

Existen las diferentes categorías de handover (también denominados

handoff): Hard Handover: significa que todos los radioenlaces que tiene

el UE se eliminan por completo antes de que los nuevos

radioenlaces sean establecidos. El hard handover puede ser

seamless o non-seamless. Cuando es seamless, éste no es

perceptible para el usuario. En la práctica, cualquier handover

que requiera un cambio en la frecuencia de portadora (inter-

frequency handover) será siempre un hard handover.

Soft Handover: Significa que los radioenlaces son añadidos y

eliminados de manera que el UE siempre tiene al menos algún

radioenlace con la red UTRAN. El soft handover hace uso de la

macrodiversidad, que significa que varios radioenlaces pueden

ser establecidos a la vez. El soft handover es usado cuando el terminal se mueve entre varias celdas que operan a la misma

frecuencia, cambiando únicamente de Scrambling Code.

Softer Handover: Es un caso especial del soft handover, y es

que los radioenlaces que entran en juego pertenecen al mismo

Nodo B. En este tipo de handover se puede implementar la

macrodiversidad con el máximo ratio de combinación posible en

un mismo Nodo B. Este efecto de macrodiversidad puede darse

únicamente en el sentido downlink.

Además de esta clasificación de los handover según la manera de

añadir y eliminar los radioenlaces, éstos pueden clasificarse según los

cambios de red que se realicen en el handover:

Inter/intra system handover: Si el terminal cambia o no de tecnología (de 3G a 2G o viceversa).

Inter/intra cell handover: Si el terminal cambia o no de celda.

Los handover intra-cell o inter-cell pueden ser:



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Handover 3G -3G (por ejemplo entre UMTS y otros sistemas

3G)

FDD soft/softer handover

FDD inter-frequency hard handover

FDD/TDD handover (cambio de celda)

TDD/FDD handover (cambio de celda)

TDD/TDD handover

Handover 3G - 2G (por ejemplo handover a GSM)

Handover 2G - 3G (por ejemplo handover desde GSM). Este

handover no se usa en España.

Además, el handover puede darse por diferentes circunstancias. Se

sabe que el handover es debido a la situación en la que el usuario

puede ser servido por otra celda más eficiente (ya sea por pérdida de

potencia o cobertura como por interferencia); pero además pueden

existir otras razones que generen el handover, como por ejemplo una

sobrecarga en un sistema. Se sabe que HSPA no es una tecnología

como tal, sino que se implementa sobre UMTS, por lo que la red

UMTS soporta una gran carga de usuarios. Puede darse la situación

en la que la red tenga sobrecarga y decida que los usuarios hagan

uso de tecnología 3G únicamente para la transmisión de datos,

liberando así la red de los usuarios con conexiones de voz.

El Active Set (AS) es definido con el set de nodos B a los que el

terminal está conectado de manera simultánea. Por ejemplo, las

celdas UTRA que asignan un canal DPCH downlink al UE constituyen

un active set. Las celdas que no están incluidas en el active set pero

sí en la CELL_INFO_LIST forman parte del Monitored Set (MS).

Aquellas celdas que son detectadas por el UE y que no pueden

incluirse en los dos sets anteriores son el Detected Set (DS).

De esta manera, el móvil tendrá varias Celdas en su Active Set, cada

una de ellas con diferente SC (Scrambling Code). En el Monitored Set

tendremos diferentes celdas con diferentes frecuencias.

Por tanto, el porcentaje de handover completados de manera

satisfactoria dará una visión de la calidad de configuración

establecida en la red, ya que es posible que existan errores en la

definición de los sets anteriores, apareciendo en ellos celdas no

vecinas. En el apartado dedicado a GSM se detalló la importancia de

los handover en los parámetros de accesibilidad y mantenibilidad.

En la referencia bibliográfica [2] puede consultarse un ejemplo de un

estudio de la red UMTS en una ciudad, donde se muestran algunos de los parámetros aquí citados.



101

2.4 Parámetros para cobertura En este proyecto la cobertura no juega un papel importante en sí

misma como lo juega en el proyecto de outdoor. Como se comentará

posteriormente, en este otro proyecto se hace uso de escáneres que

“barren” las frecuencias usadas en GSM y UMTS. Esto permite tener

una visión de cada uno de los canales para todos los operadores. Este

barrido de frecuencias permite leer los valores de diferentes parámetros.

Un ejemplo de la visión que da un escáner es esta:

Figura 2-61. Lectura de un escaner

Tal y como puede verse en la figura anterior, para cada canal se

puede leer el valor de diversos parámetros (en este caso el nivel de

recepción de potencia y el nivel C/I o nivel de interferencia a la

portadora). Estos parámetros a visualizar son configurables dentro de

una lista, por lo que se tiene gran flexibilidad para analizar los

resultados de una medida. Con esta herramienta, al analizar cada medida se puede hacer uso de la lectura del escáner en ese preciso

instante, por lo que es más fácil localizar el motivo de una caída o de

un fallo de accesibilidad en una llamada.

Sin embargo, en este proyecto de indoor no se puede hacer uso del

escáner por los motivos ya comentados. Así, se tendrá que hacer uso

de los teléfonos móviles del equipo para realizar mediciones de

cobertura. Estas medidas no son más que un registro de lo que

realiza el móvil en estado idle o en espera. Con estas medidas se

puede ver qué ocurre con el teléfono móvil mientras está en el canal

compartido.

En modo idle el móvil no tiene asignados recursos dedicados para poder comunicarse con la red, por lo que si la red necesita

comunicarle al móvil que está siendo llamado hace uso del canal

compartido RACH (uplink), mientras que si el móvil necesita hacerle



102

saber a la red que quiere realizar una llamada, éste hará uso del

canal broadcast PCH (downlink).

2.5 Parámetros para datos Este estudio se centra en la tecnología HSPA, ya que es la que está

bajo estudio por parte de las operadoras al querer suplantar GPRS por esta novedosa tecnología. Así, se van a introducir los conceptos

básicos de las tecnologías motivo de interés: HSDPA y HSUPA.

A continuación, se presentará el esquema de un proceso de conexión

de una llamada de datos, para pasar posteriormente a detallar cada

uno de los canales usados en estas tecnologías. Para terminar esta

sección, se presentan los parámetros a analizar en una conexión de

datos.

2.5.1 Conceptos básicos de HSDPA

HSPA (High Speed Packet Access) es un conjunto de protocolos que

extienden y mejoran el rendimiento de UMTS.

La especificación anterior, la Release 99 de UMTS, establecía un

máximo de 384 kbps; sin embargo, HSDPA provee velocidades en el

canal de bajada (downlink) de un máximo teórico de hasta 14.4 Mbps

de pico. En cambio, HSDPA no incluye ningún tipo de modificación en

el enlace ascendente, sino que será HSUPA como se verá en el

siguiente apartado.

HSPA se implementa sobre la red WCDMA, ya sea en la misma portadora o bien (para lograr mayor capacidad y mayores tasas de

bit) utilizando otra portadora. Además, HSPA y WCDMA pueden

compartir todos los elementos de la red.

Pasar de WCDMA a HSPA requiere únicamente modificaciones de

software y algunos elementos de hardware en las estaciones base,

por lo que el coste de cambiar de WCDMA a HSPA es muy bajo, sobre

todo comparado con otras tecnologías, como WiMAX, que precisan de

una infraestructura completamente nueva.

Así, la estructura de la red será similar a la de UMTS.



103

Figura 2-62. Estructura de red de HSPA

HSPA se centra en el uso compartido de un canal descendente, el HS-

DSCH (High Speed-Downlink Shared CHannel), orientado

principalmente a servicios que requieran picos de transmisión, como

puede ser la navegación por internet y el video bajo demanda. Este

canal es compartido entre varios usuarios y se utiliza un scheduling (planificador) dependiente del canal para hacer el mejor uso posible

de las condiciones radio existentes. Cada UE transmite un indicador

de la calidad del enlace descendente cada 2 ms llamado CQI (Channel

Quality Information); utilizando esta información, la estación base

decide a qué usuarios se enviarán bloques de datos en el siguiente

TTI, y qué cantidad de datos se enviará a cada uno, dando prioridad

a los usuarios que reporten una mejor calidad en el enlace.

Figura 2-63. Canal descendente HS-PDSCH

Este concepto se ilustra en la Figura 2-64, en la que puede

comprobarse cómo cada usuario hará un uso del canal compartido

según sus necesidades, de manera que en el primer intervalo de

tiempo, el usuario 1 hace uso del canal completo, mientras que en el

segundo intervalo, sólo usa la mitad del canal, ya que el usuario 2

entra en él. Así, el canal se usará según la necesidad de cada usuario

y el uso que le pueda dar cada uno de ellos en cada intervalo.



104

Figura 2-64. Uso del canal compartido

El esquema de transmisión cambia en cada Intervalo de Transmisión

(Transmission Time Interval, o TTI), para adaptarse a las condiciones puntuales del enlace. La adaptación del enlace elige el código, la tasa

de código y la modulación a emplear en cada caso.

El TTI es de 2 ms, mientras en Release 99 se utilizaban valores de

10, 20, 40 u 80ms y no hay transmisión discontinua durante el TTI.

HSDPA puede realizar multiplexación en el tiempo para transferir

paquetes de datos en un solo canal compartido y utilizar un

multicódigo con un SF fijo gracias a las funcionalidades básicas y

entidades especificadas en la Versión 5, que son:

Modulación y codificación adaptativa (AMC) Solicitud de retransmisión automática híbrida (HARQ)

Planificación rápida de paquetes (FPS)

Cambio imperceptible de célula

Modulación y codificación adaptativa (AMC)

El principal objetivo de la modulación y la codificación adaptativa es compensar la inestabilidad del canal radioeléctrico ajustando los

parámetros de transmisión. En HSDPA se consideró que no era

razonable aplicar el control de potencia rápido por la gran

complejidad que supone y los escasos beneficios que brinda al

utilizarlo con la técnica AMC.

La AMC ajusta los parámetros de modulación y codificación de la capa

física para compensar las variaciones del canal. Para ello utiliza las



105

mediciones del canal radioeléctrico realizadas con el terminal móvil y,

para HSDPA en particular, utilizando la Indicación de Calidad del

Canal (CQI) y el procedimiento de retransmisión. La AMC, sirviéndose

de esta información y de la relacionada con el tráfico, como la calidad

de servicio (QoS) y el estado de los recursos radioeléctricos y físicos,

selecciona los métodos de modulación y codificado más adecuados

para la red.

En lo que respecta a la modulación, la Release 5 permite al método

HSDPA y, más concretamente, al HS-DSCH, que utilice la Modulación por Amplitud de Cuadratura 16 (16QAM) o la Modulación por

desplazamiento de Fase en Cuadratura (QPSK). La QPSK ya se había

especificado en la Release 4, en cambio la 16QAM se definió

específicamente en la Release 5 para la operación de HSDPA. Los

métodos de modulación de orden superior, como es la 16QAM,

proporcionan una mayor eficiencia del uso del espectro en lo que se

refiere al flujo de transmisión de datos, en comparación con la

modulación QPSK y, por tanto, se pueden utilizar para mejorar las

velocidades punta de transmisión de datos. También permiten

combinar la selección de modulación con el proceso de codificación de

canal, lo que en ocasiones se ha llamado Combinación de Recursos y

Formato de Transporte (TFRC) en el ámbito de la especificación de las redes UMTS. Como resultado, basándose en las medidas de los

canales, se puede seleccionar la mejor combinación de multicódigo,

velocidad de canal y modulación y obtener así, el máximo flujo de

transferencia en unas determinadas condiciones del canal.

Figura 2-65. Modulaciones QPSK y 16QAM

La modulación a utilizar está adaptada según las condiciones del

canal de radio. La modulación QPSK puede soportar 2 bits por

símbolo donde 16QAM puede soportar 4 bits por símbolo y, por lo

tanto, tiene dos veces la capacidad de pico en comparación con

QPSK, de modo que se utiliza el ancho de banda del canal de forma

más eficiente.

Las diferentes velocidades de código usadas son 1/4, 1/2, 5/8, 3/4. El

Nodo B (Estación Base) recibe el informe del CQI y, a su vez, mide la

potencia de los canales asociados; en base a esa información se

determina la velocidad de transmisión de los datos.



106

En HSDPA, los usuarios que se encuentran cercanos al Nodo B tienen

asignada una modulación más alta así como velocidades de código

mayores (por ejemplo, 16 QAM y velocidad de código de 3/4) de

manera que ambos irán decreciendo cuanto mayor sea la distancia

entre usuario y Nodo B.

El rendimiento de la AMC es vulnerable a las medidas del canal radio

que extrae el terminal, ya que es probable que el ciclo de medida no

logre alcanzar la variación normal del canal a causa de su rápido

desvanecimiento (el CQI se reporta cada 2-6 ms); además de que los datos de las mediciones pueden contener errores. Un informe poco

fiable sobre el estado de los canales puede ocasionar que se tomen

decisiones erróneas sobre la planificación de los paquetes, la fijación

de la potencia de transmisión y la selección del método de

modulación y codificación.

Por ello, se ha equipado a HSDPA con procedimientos avanzados para

la estimación de CQI; éstos utilizan la información de potencia piloto

que recibe del CPICH (Common PIlot CHannel), la temporización del

canal, el ciclo de generación de informes adaptativo y la interacción

de las capas superiores para garantizar una operación sin errores de

la AMC. Además, la HARQ ayuda a compensar la vulnerabilidad de la AMC introduciendo al proceso de información de la capa de enlace.

Solicitud de retransmisión automática híbrida (HARQ)

La Solicitud de Retransmisión Automática Híbrida o HARQ permite

que el elemento de red receptor detecte errores y, cuando proceda,

solicite la retransmisión. La técnica de retransmisión, uno de los mecanismos esenciales de transmisión de datos, garantiza una

recepción de paquetes de datos sin errores. Comparada con la ARQ

convencional, la ventaja que introduce HARQ reside en la capacidad

de combinar las estimaciones iniciales o la información explícita

recibida de la transmisión original y de las retransmisiones

correspondientes, con el proceso de adaptación del enlace. De este

modo, ayuda a reducir el número de retransmisiones necesarias y

contribuye a la adaptación del enlace sin errores independientemente

de las variaciones del canal radio.

Cabe destacar el procedimiento de retransmisión seleccionado para

HSDPA, el denominado parada y espera (o stop-and-wait, SAW). Seleccionado por su sencillez, ya que el retraso de retransmisión y el

exceso de señalización son los aspectos más críticos en una

transmisión radio, especialmente para las aplicaciones de las redes

móviles. En este método, el transmisor opera en un bloque hasta que

se asegura de que el UE lo recibe correctamente. Utiliza un

mecanismo de acuse de recibido optimizado y un mensaje para

confirmar la correcta transmisión de un paquete de datos al tiempo



107

que elude la necesidad de retransmisión. Para evitar retrasos

adicionales por el tiempo de espera, emplea HARQ canal N, junto con

el método SAW para realizar el proceso de retransmisión paralelo y,

así, ahorrar tiempo y recursos.

Mientras que el esquema en el que se basa el protocolo HARQ

consiste en un enlace descendente asíncrono y un enlace síncrono, el

esquema combinado utilizado en HSDPA se sirve del método de

redundancia incremental. Cuando se aplica la combinación de chase,

como variante del HARQ, la memoria soft del UE necesaria se particiona por los procesos HARQ de modo semiestático por una capa

superior, por ejemplo, la señalización del RRC. Para ello se recurre a

la determinación y la selección del Formato de Transporte.

Planificación rápida de paquetes (FPS)

El funcionamiento eficiente de HSDPA en lo que respecta a la AMC y

la HARQ requiere que el ciclo de planificación de paquetes sea lo

suficientemente rápido para seguir las variaciones a corto plazo en una señal de desvanecimiento del UE. Este rasgo cobra especial

importancia en ausencia de mecanismos de control rápido de

potencia y del factor de ensanchamiento variable (VSF), porque han

sido sustituidos por la AMC, la HARQ y los procedimientos de

retransmisión rápida. También es el principal motivo para ubicar el

Programador de Paquetes (PS) en el nodo B, en lugar de en el RNC,

como ocurría en la Release 4.

De esta forma, se minimiza el retraso en el proceso de planificación y

las medidas radioeléctricas también reflejan mejor las condiciones del

canal radio, con lo que se pueden tomar decisiones de planificación

más fiables y acertadas. Gracias a esto, a la estrategia de asignación de código fijo (16) y a la reducción del Intervalo de Tiempo de

Transmisión (TTI) de los 10 o 20 ms de la Release 4 a un intervalo

fijo de 2 ms en HSDPA, el PS puede asumir una rápida planificación y

formación de tramas. El tipo de PS implementado todavía depende

del fabricante, como ha ocurrido con los algoritmos de la

Administración de Recursos Radioeléctricos (RRM) utilizados en las

redes móviles de 2G y 3G.

Cambio imperceptible de célula

En realidad, para este proyecto el cambio de célula no afecta de

forma significativa, ya que en el tipo de entorno en los que se

desarrollan las medidas (emplazamientos indoor), debido a sus

pequeñas dimensiones habituales, raramente se producirá un cambio

de célula. Sin embargo, por el paralelismo que este tipo de proyectos

lleva con aquellos en los que se estudian los entornos outdoor, se

presentará brevemente.



108

Gracias al cambio imperceptible de célula, el UE se conecta a la mejor

célula disponible en dirección descendente, consiguiendo una perfecta

conectividad en modo HS-PDSCH. Esta técnica reduce también las

interferencias indeseables, en especial en el caso del traspaso con

continuidad. En realidad, el cambio de célula forma parte de los

procedimientos de movilidad, ya que HS-PDSCH también garantiza la

movilidad del UE con la conexión de transmisión de datos de alta

velocidad. Para ello, se transfiere la función de la célula del HS-DSCH

en servicio (es decir, la célula asociada a la BS que lleva a cabo la transmisión y la recepción del enlace de radio del HS-DSCH en

servicio para un UE concreto) de uno de los enlaces radioeléctricos de

la célula HS-DSCH final. La transferencia de la función requiere un

tratamiento específico porque la asignación de HS-DSCH a un UE

corresponde exclusivamente al enlace radioeléctrico de HS-DSCH en

servicio asignado al UE. Como en los traspasos normales de las redes

UTRAN, el cambio de célula en servicio debe decidirse principalmente,

desde el UE o la red. Sin embargo, la Release 5 únicamente ofrece la

opción del control desde la red, y se realiza mediante la señalización

del RRC.

2.5.2 Conceptos básicos de HSUPA

El HSUPA varía notablemente la señal ascendente:

La incorporación de dos nuevos canales físicos en el enlace

ascendente conlleva un factor de cresta más alto en la señal de

enlace ascendente que en el caso del HSDPA.

Las diferencias de potencia relativa en el canal de código del

enlace ascendente pueden alcanzar 45 dB.

Pueden producirse grandes cambios de potencia en el enlace

ascendente (hasta 27 dB) en los límites de los intervalos de tiempo de transmisión (TTI), por ejemplo, cuando se desactiva

o activa la transmisión de HSUPA.

La configuración del enlace ascendente es muy dinámica. El

número de E-DPDCH (canal físico dedicado de datos mejorado),

así como sus factores de propagación y niveles de potencia

pueden cambiar en cada TTI.

Al igual que HSDPA, HSUPA utiliza protocolos Híbridos de Solicitud de

Repetición Automática (HARQ). Sin embargo, en este caso, el Nodo B

confirma la transmisión de datos del equipo de usuario (UE) y asigna

potencia de manera dinámica entre los equipos de usuario en cada TTI.

La asignación de servicio (distribución de potencia) del UE determina

en la práctica la velocidad de transmisión de datos a la que puede

transmitir. Para conseguir 5,74 Mbps en el enlace ascendente, los

terminales de usuario deben ser compatibles con el TTI de 2 ms



109

(opcional) estipulado para el HSUPA. Los dispositivos de categoría 5 e

inferiores sólo son compatibles con un TTI de 10 ms, lo cual limita la

velocidad de transmisión de datos del enlace ascendente a 2 Mbps.

2.5.3 Canales HSDPA

Para ver los parámetros que influyen en la velocidad de transferencia

de datos en el enlace descendente o throughput DL, se presenta el

procedimiento de transferencia de datos y modulación utilizados en

HSPA:

En la Figura 2-66 se muestra la idea sobre la que se fundamenta el

modo HSDPA. Originalmente, en la Release 4 de las redes UMTS, el

tráfico de datos podía tratarse a través de los canales comunes (CCH

o Communication CHannel), el DCH (Dedicated CHannel) y DSCH

(Downlink Shared CHannel). Más concretamente, se utiliza éste

último para los servicios de datos, mientras que los datos de baja

velocidad de transmisión también se pueden tratar a través del FACH

(Forward Access CHannel o canal de acceso directo) y el DCH. Para el DCH, la velocidad binaria y la velocidad superior del canal pueden

variar en función del factor de ensanchamiento (SF) utilizado para los

códigos asignados. HSDPA, principalmente, emplea la multiplexación

en el tiempo para transferir paquetes de datos en un solo canal

compartido y utilizar un multicódigo con un SF fijo. A pesar de que

pueda parecer una operación sencilla, requiere una cierta

funcionalidad y una serie de procedimientos para que sea factible a

través de la interfaz aérea; se debe programar cuidadosamente,

modular, codificar y enviar los datos multiplexados a través de la

interfaz aérea, además, el enlace radio debe adaptarse a esta

finalidad. Como consecuencia, las mejoras de las características de la

Release 4 del sistema UTRAN fueron inevitables.



110

Los canales usados en HSDPA son:

High Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH). Downlink

Transport Channel. Compartido por varios usuarios.

High Speed Shared Control Channel (HS-SCCH). Downlink

Control Channel. Dedicado al tratamiento de información de

control relacionada con la descodificación y la retransmisión

(TRFI, HARQ) High Speed Physical Downlink Shared Channel (HS-PDSCH).

Downlink Data Channel

High Speed Dedicated Physical Control Channel (HS-DPCCH).

Uplink Control Channel. Asociado al HS-PDSCH para la

transmisión de información de control relacionada con la

retransmisión (ACK/NACK) y CQI.

Uno o varios HS-PDSCH junto con un DPCH asociado están unidos a

un conjunto de canales HS-SCCH individuales, conocidos también

como conjunto HS-SCCH. La temporización entre estos canales ha

sido especificada de modo que el instante de tiempo (time offset)

transcurrido entre el inicio de la información de HS-SCCH y el inicio de la correspondiente subtrama HS-PDSCH sea fijo. El proceso de

configuración del canal se realiza con la señalización del RRC. El

número de canales de un conjunto HS-SCCH para un UE puede variar

entre 1 y 4.

DCH1

Código 1

DCH2 Código 2

DCH3

Código 3

HS-DSCH multiplexado en tiempo con multicódigo

Figura 2-66 Principio básico de HSDPA



111

En la Figura 2-67 se representan los diferentes canales entre el nodo

B y el terminal de usuario. En dicha figura, puede verse el sentido

(ascendente o descendente) de cada uno de los canales.

Figura 2-67 Canales de HSDPA

A continuación se presenta el procedimiento básico en una operación HSDPA básica, representada en la Figura 2-68.

Figura 2-68 Procedimiento básico de HSDPA

Una vez establecida la conexión del RRC, el UE facilita a la BS en

servicio información sobre la calidad del canal e información de

control, como podría ser la capacidad del UE y la capacidad requerida

en un CQI. Con esta información y otros datos sobre la planificación

(la TTI determinada, los recursos radioeléctricos y físicos, etc.), la BS

deberá decidir el conjunto de HS-DSCH y los parámetros, la

modulación, etc. y comenzar la transmisión de HS-SCCH dos

intervalos antes de la transmisión de HS-DSCH. Cuando el UE reciba

la transmisión, descodificará la información del HS-SCCH (extraída,

por ejemplo, del TRFI) y basándose en ella obtendrá los parámetros



112

necesarios, tanto la parte dinámica del formato de transporte del HS-

DSCH, como el tamaño del conjunto de bloques de transporte y el

esquema de modulación, así como el esquema de correspondencias

de canales en la TTI del HS-DSCH correspondiente. Cuando el UE

haya descodificado todos los parámetros necesarios, iniciará el

procesamiento de los datos y el proceso de HARQ y devolverá el

ACK/NACK a la BS. Tras la finalización del proceso, la temporalización

entre HS-SCCH, HS-DSCH y ACK/NACK desempeñará un papel

fundamental durante la conexión de transmisión de datos y, por

tanto, debería ser vigilada de cerca por parte del UE.

2.5.4 Canales HSUPA

El HSUPA introduce varios canales nuevos de enlace ascendente y

descendente.

El canal de transporte del enlace ascendente E-DCH (Enhanced

Dedicated Channel) transporta un bloque de datos por cada TTI. El

canal del enlace ascendente E-DPDCH (E-DCH Dedicated Physical Data Channel) transporta los datos de usuario del enlace ascendente.

El UE puede transmitir hasta cuatro E-DPDCH, con un factor de

propagación de SF 256 a SF 2. Se necesitan dos SF 2 E-DPDCH para

conseguir 2 Mbps, la velocidad máxima de transmisión de datos que

admiten los dispositivos más antiguos. El canal de enlace ascendente

E-DPCCH (E-DCH Dedicated Physical Control Channel) transporta la

información de control requerida por el Nodo B para decodificar el E-

DPDCH del enlace ascendente, tal como el E-FCI (E-DCH Transport

Format Combination Indicator), que indica el tamaño de bloque, el

número de secuencia de retransmisión (RSN) y el Happy Bit; el cual

indica si el UE está de acuerdo con su asignación de servicio actual.

Los tres nuevos canales físicos del enlace descendente son: E-HICH (E-DCH HARQ Acknowledgement Indicator Channel), que se utiliza

para confirmar la recepción de los datos del UE; E-AGCH (E-DCH

Absolute Grant Channel), que proporciona el límite absoluto de los

recursos de potencia (asignación de servicio) que el UE puede

utilizar; y E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel), que incrementa o

reduce la asignación de servicio del UE (o señala una demora).



113

Figura 2-69. Estructura de protocolos HSUPA

En la 3GPP TS 34.109 se define un nuevo bucle de retorno de HSUPA

que utiliza el modo de prueba de portadora radio. Requiere un enlace

descendente de HSDPA con una velocidad de transmisión de datos

cuidadosamente seleccionada, de modo que el UE reciba un flujo

estable de datos para realizar un bucle de retorno en sus canales de

HSUPA, pero sin desbordar excesivamente sus búferes.


Para ver el proceso de conexión de una llamada de datos se tendrán

en cuenta tanto las llamadas de GPRS como las de HSPA.

Una comunicación de datos en una red 2.5G (GPRS) o 3G (UMTS)

comienza cuando se enciende el terminal. En este momento, se

lanzan una serie de procesos de mutua validación para que el

terminal realice lo que se denomina attach a la red (en ese momento

el nodo SGSN (Serving GPRS Support Node) ya conoce qué capacidades tiene el usuario, a qué servicios debe darles acceso si lo

solicita, todo ello previa consulta al HLR (Home Location Register)).

En este momento es cuando aparece el icono de cobertura (de datos)

en el terminal y está registrado en el SGSN. Este nodo guardará un

registro de todos los usuarios que estén en su zona de localización.

Posteriormente, el usuario debe determinar que quiere comenzar una

comunicación de datos. En este momento selecciona el APN (Access

Point Network) al que se quiera conectar (por ejemplo pueden ser

internet, WAP, una VPN privada de la empresa, etc…) esto activará lo

que se denomina un PDP Context, que no es más que la definición de

qué servicio y con qué calidad del mismo quiere el usuario. Cuando

se activa el PDP Context se crea un túnel GTP (GPRS Tunnelling



114

Protocol) que no es más que un túnel del tráfico de usuario entre el

SGSN que le da servicio y el GGSN (Gateway GPRS Support Node)

que opera el APN.

A partir de este momento, el terminal del usuario tiene una IP

(pública o privada) para acceder al servicio solicitado, y todo su

tráfico va tunelizado hasta el interfaz de salida del GGSN

(denominado Gi en GPRS). Dependerá de la decisión del operador la

configuración de la red perteneciente a dicho interfaz (Gi): si la

quiere dejar libre, si tuneliza, si coloca los DNS's o firewall's, etc. Pero aquí es donde termina el estándar.

Se van a detallar los dos primeros pasos del proceso de conexión

GPRS por resultar de gran interés para comprender los parámetros

presentados posteriormente. Aunque se traten de parámetros

referidos a la tecnología GPRS se reportan al cliente junto con los

demás parámetros referidos a las pruebas de datos, es por esto por

lo que se describen en este apartado.

GPRS Attach

El procedimiento de GPRS Attach se ejecuta para alterar el estado del

terminal móvil pasando del estado IDLE en el que no se puede

transmitir o recibir información al estado READY. Existen dos tipos de

attach: GPRS Attach y combined GPRS/IMSI attach. Para los

terminales móviles de clase A y B se pueden dar los dos tipos de

procedimientos, mientras que para los terminales móviles de clase C

únicamente el GPRS attach (previamente se habrá realizado el IMSI

dettach si era el caso).

En el procedimiento de attach, el terminal móvil se identifica a través

de un P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity) o de su

IMSI, indicando el tipo de attach que pretende realizar. Después de

ejecutarse la función de attach, el terminal móvil pasa del estado

IDLE al estado READY, generándose un contexto de gestión de la

movilidad, en el terminal móvil y en el SGSN (Serving GPRS Support

Node).

Desde el estado READY el terminal móvil puede activar contextos de

transferencia de información para el intercambio de paquetes.

A modo de ejemplo en la Figura 2-70 se muestra el procedimiento de

combined GPRS/IMSI attach y PDP Context que se verá más

adelante. Esta figura se puede encontrar más detallada en la web

www.eventhelix.com.



115

Figura 2-70. GPRS Attach y PDP Context

El terminal móvil inicia el procedimiento enviando un mensaje de

requerimiento de attach hacia el SGSN con los parámetros:

IMSI o P-TMSI

Old RAI, Routeing Area Identify

Classmark

CKSN

Attach type (GPRS attach o combined GPRS/IMSI attach) DRX parameters: Discontinous Reception parameters

Old P-TMSI Signature

Si el terminal móvil se identifica con un P-TMSI y el SGSN de

contacto es diferente al que le proporcionó dicho identificador, el

SGSN nuevo envía un requerimiento de identificación al SGSN viejo.

Sólo en el caso de que el identificador P-TMSI no es reconocido por el

viejo SGSN se obliga al terminal móvil a que comunique su IMSI. A



116

continuación el terminal móvil es autenticado. Si el SGSN de contacto

es diferente al del GPRS detach previo o si es la primera vez que se

realiza el GPRS attach, el SGSN informa al HLR para realizar una

actualización de posición. El HLR (Home Location Register), por su

parte, realiza una cancelación de localización sobre el SGSN viejo y

envía un mensaje de inserción de información de subscriptor sobre el

SGSN nuevo. Posteriormente, el SGSN inicia un procedimiento de

actualización de posición sobre el MSC/VLR, lo cual servirá a su vez

para realizar un IMSI attach si es el caso. En esta ocasión,

dependiendo de si la actualización de posición es intraMSC (intra Mobile Switching Center) o interMSC, intervendrán más o menos

elementos. Finalmente, se informa al terminal móvil de la aceptación

de la solicitud de attach realizada.

La función de GPRS detach puede ser iniciada desde el terminal móvil

o desde la red. El procedimiento consiste en eliminar el contexto de

gestión de la movilidad residente en el terminal móvil y el SGSN al

objeto de impedir el inicio de cualquier nueva transferencia de

paquetes. Mediante la ejecución de esta función el terminal móvil

pasa del estado READY al estado IDLE o de reposo.

La función de GPRS detach puede ejecutarse desde la red de manera explícita con indicación sobre el terminal móvil o de manera implícita,

eliminando el contexto de gestión de la movilidad existente para el

terminal móvil sin notificación de ello. Existen dos tipos de detach: el

GPRS detach y el combined GPRS/IMSI detach, así mismo existen

cuatro procedimientos diferentes:

Mobile Station-Initiated GPRS detach

Mobile Station-Initiated combined GPRS/IMSI detach

SGSN-Initiated GPRS detach

HLR-Initiated GPRS detach

En el procedimiento de dettach el terminal móvil inicia el

procedimiento enviando el mensaje de requerimiento de detach hacia

el SGSN. El SGSN, al recibir el mensaje, envía otro mensaje de borrado de los contextos de transferencia de información asociados al

terminal móvil hacia el GGSN, a su vez envía un mensaje de IMSI

detach hacia el MSC/VLR. Si el procedimiento fuera únicamente de

GPRS detach, el SGSN no enviaría un IMSI detach al VLR, sino

únicamente un GPRS detach indication, de forma que el VLR deja de

estar asociado al SGSN en la gestión de los procedimientos de

búsqueda y actualización de posición del móvil.

El procedimiento de purga permite al SGSN informar al HLR de que

ha eliminado los contextos de gestión de la movilidad y de

transferencia de información. Esto se puede producir inmediatamente

después de un GPRS detach o un tiempo después si el SGSN quiere



117

conservar temporalmente la información por si se produjese un GPRS

attach entretanto.

PDP Context

Si el GPRS attach se ha llevado a cabo correctamente, se produce este otro procedimiento.

Antes de que un móvil GPRS pueda llevar a cabo un intercambio de

datos es necesario que se establezca un contexto PDP (Protocolo de

Datos de Paquetes) con el GGSN (Gateway GPRS Support Node)

correspondiente, de forma que luego los datos puedan ser

encaminados.

Un contexto PDP permite transferir las PDUs de una dirección PDP

entre el móvil y el GGSN.Tienen información de encaminamiento y de

QoS:

Dirección PDP (IPv4, IPv6, X.121 (X.25)).

Access Point Name (APN): Referencia al GGSN a utilizar. QoS solicitada.

Opciones de configuración.

Los estados de un contexto se representan en la Figura 2-71.

Figura 2-71. Estados de un contexto.

La activación de un contexto PDP se realiza desde el móvil. El

procedimiento es:

a. Activate PDP Context Request. El terminal móvil envía un

requerimiento de activación de un contexto PDP al SGSN pasando los parámetros de la conexión.

b. SecurityFunctions. Se intercambian las funciones de

seguridad entre el SGSN y el terminal.

c. Create PDP Context Request. El SGSN hace una petición de

contexto de PDP al GGSN.



118

d. Create PDP Context response. El GGSN responde al SGSN.

e. Activate PDP Context Accept. El SGSN responde al terminal

móvil con la respuesta del GGSN.

Una vez revisados los conceptos básicos se presentan los parámetros

a analizar para las llamadas de datos:


GRPS Attach y PDP Context

El resultado del proceso GPRS Attach pueden indicar el

comportamiento de la red. De esta manera, si el procedimiento de

GPRS attach no se realiza correctamente, puede concluirse que no

existe cobertura para llamadas de datos en esa localización, por lo que la comunicación no será viable.

Otro motivo por el que el GPRS attach no se realice correctamente

puede ser que la SIM con la que se intenta realizar la conexión de

datos no esté subscrita a los servicios necesarios.

La distinción entre estas dos posibles causas es fácil de realizar, ya

que el equipo dispone de terminales móviles y diversas SIM, por lo

que un intercambio entre SIMs puede aclarar la situación. Es tarea

del técnico de campo detectar este tipo de errores de equipo.

Por otra parte, el PDP Context permite comprobar en qué momento

de la comunicación hay un problema en la red; de esta manera, si el procedimiento de PDP Context se realiza correctamente, el terminal

tiene asignada la dirección IP y puede comenzar la comunicación.

Ping

Las medidas de datos se harán sobre los protocolos:

1. FTP DL (FTP Downlink)

2. FTP UL (FTP Uplink)

3. HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

La herramienta de análisis permite realizar un ping al servidor FTP

que se usa para las pruebas. La utilidad ping comprueba el estado de

la conexión con uno o varios equipos remotos por medio de los

paquetes de solicitud de eco y de respuesta de eco (ambos definidos

en el protocolo de red ICMP) para determinar si un sistema IP

específico es accesible en una red.

De esta manera, se comprueba la accesibilidad del servidor FTP para

evitar aquellas pruebas que falseen los resultados finales, debido a

indisponibilidad del servidor FTP al que se realicen las pruebas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Conexi%C3%B3n

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

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



119

Accesibilidad

Una vez hecho el ping al servidor FTP, se comienza la prueba de

datos, que no es más que realizar descargas y subidas al FTP y

accesos web.

Si la prueba no puede iniciarse, se dice que es una llamada failed,

que provocará un descenso del porcentaje de accesibilidad (recordar

el apartado 2.2.4.1. dedicado a la accesibilidad en voz). Los valores

de accesibilidad se proporcionan en porcentajes, y suelen oscilar

entre el 80% y un 99%.

Cuando no hay accesibilidad, la herramienta proporciona diferentes

códigos de error que describen los posibles errores de conexión.

Estos códigos no proporcionan detalles a nivel 4 (TCP o FTP) de la

torre protocolaria, de manera que si hay un error en el enlace radio,

habrá que analizar los mensajes de capa 3. Una posible clasificación

para estos códigos de error podría ser:

1. Error en el protocolo FTP (autenticación del usuario, saturación

del servidor...)

2. Error en el protocolo TCP

3. Error de DNS. No se encontró la IP del usuario en el servidor

DNS.

4. Error en el enlace radio. El código de error puede ser timeout o

failure in socket, por lo que no se conoce a priori la naturaleza

del error que se produjo en el nivel 3.

Mantenibilidad

Una vez que se ha podido iniciar la prueba, se comprueba la

mantenibilidad del enlace. A diferencia del caso de voz, si el enlace

radio falla, la llamada no acaba; esto es así debido a diferentes

motivos, entre los que se han detallado anteriormente la HARQ, el

cambio imperceptible de célula...

En HSDPA el procedimiento para la recepción de datos por parte de

un usuario puede verse con un esquema simplificado:



120

Figura 2-72. Esquema de un procedimiento HSDPA

La RNC recibe paquetes para un determinado usuario, los envía a la

BTS, donde son almacenados en un buffer. A partir de este momento,

se comienza la transmisión de los datos. Si en algún momento esta

transmisión falla, la BTS recibirá un NACK (si el terminal no recibe los

datos correctamente) o se cumplirá un TimeOut (si el enlace radio se

interrumpe). Aunque la conexión haya fallado, los datos no se

pierden, ya que continúan almacenados en el buffer.

HSPA hace uso de la Solicitud de Retransmisión Automática Híbrida o

HARQ, así que si la conexión es interrumpida, los datos seguirán

transmitiéndose a partir del último recibido correctamente. En el caso

en el que el enlace radio se pierda por completo, la BTS enviará

paging al UE y se recomenzará la transmisión.

Esta continuidad en la transferencia de datos se detalló en el

apartado dedicado al cambio imperceptible de célula. Se habla de

esta continuidad en entornos outdoor ya que en los indoor

difícilmente se producirá un cambio de célula.

Throughput

Se analiza el throughput o volumen de trabajo o de información que

fluye a través de un sistema en el enlace descendente. Se estudia a

nivel de aplicación, por lo que se tiene la información real, eliminando

cabeceras y retransmisiones.

Throughput de aplicación: volumen total de datos en el tiempo

que dura la sesión de datos.

Throughput instantáneo: muestreo que realiza el equipo,

típicamente cada segundo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Informaci%C3%B3n



121

En los entornos indoor, un handover o transferencia del servicio de

una estación base a otra cuando la calidad del enlace es insuficiente,

es prácticamente despreciable, ya que difícilmente dentro de un

edificio tendrá lugar. Sin embargo, en entornos outdoor, el número

de handover puede afectar al throughput obtenido.

Son muchos los parámetros que influyen en esta velocidad de

transferencia de datos, por lo que en cada uno de ellos se hará

referencia a este otro parámetro.

Es de notar que el throughput del servicio HTTP será menor que en

los casos anteriores, ya que las conexiones son de menor duración y

la transferencia de datos no es continuada. El número de cabeceras

en relación con la información transmitida es mayor, por lo que se

transmite menos información en el mismo tiempo.

El concepto de throughput en el enlace ascendente es similar.

CQI (Channel Quality Information)

CQI es un número de 0 a 30, que representa un índice en una tabla,

y se corresponde con el máximo de datos que el UE es capaz de

decodificar con una tasa de error menor que el 10% (BLER < 10 %).

El nodo B es quien decide la frecuencia con que el terminal tiene que

reportar el CQI (de 2 ms a 160 ms).

En el análisis de una llamada de datos, se medirá la media del valor

de CQI que reporta el terminal a la red. Se sabe que cuanto mayor

sea el CQI, mayor calidad radio encuentra el usuario, por lo que se

puede estimar la cobertura HSDPA según esta media. Cuanto más alto sea el valor obtenido en una prueba, mejor cobertura de servicio

HSDPA se tiene (recordar que el CQI sólo se reporta en HSDPA, no en

HSUPA).

Además, este valor medio de CQI puede utilizarse para comprobar el

funcionamiento de la red, ya que a partir de él se puede estimar el

porcentaje de NACK que se obtendrá. Cuanto mayor sea el valor

medio de CQI, menor porcentaje de NACK se espera, ya que las

condiciones radio serán mejores y menor probabilidad de error de

transmisión se tendrá. El valor más habitual en las medidas es un

15% de NACK.

Modulación

En el análisis que se está realizando, se debe comprobar la

modulación de la que hace el uso el terminal según le asigne la red.

Hay que tener en cuenta que la modulación 16QAM es más sensible a



122

ruidos, por lo que en condiciones radio insuficientes, al terminal se le

asignará modulación QPSK.

Ejemplo:

1TTI = 3 slots = 2ms = 2.560*3 chips = 7.680 chips = 480

símbolos en SF=16

480 símbolos = 960 bits en QPSK y 480 símbolos = 1.920 bits

en 16QAM

Como puede verse en el ejemplo, la modulación usada y el número

de códigos usado influirán de forma significativa en el throughput

obtenido. A mayor número de códigos y a mayor número de bits por

símbolo (16QAM frente a QPSK), mayor velocidad de transmisión.

Uso de tecnología

Este parámetro va a comprobarse para las pruebas FTP DL y UL, ya

que son las de mayor importancia para las operadoras en este tipo de

estudios.

Lo primero que se analiza es el throughput medio obtenido. Estos

resultados se comparan con proyectos realizados años anteriores o

con los resultados en otros emplazamientos.

Esta valoración debe realizarse con frecuencia a lo largo de la

campaña para evitar posibles errores de configuración el equipo en el

proceso de chequeo de integridad de datos o pre-procesado. Cada

uno de los terminales móviles del equipo de medidas se usa para determinadas pruebas, por lo que los terminales destinados a

comprobar la cobertura HSPA deben estar forzados a la banda UMTS,

mientras los destinados a comprobar la cobertura GPRS estarán

forzados a 2G. Es fácil cambiar estos forzados, siendo frecuente un

cambio involuntario, por lo que un descenso significativo en el

throughput puede llevar al descubrimiento de un error y por tanto, a

una corrección a tiempo para que no afecte a los resultados finales.

De esta forma, si este valor es menor de lo estimado, se compara con

el porcentaje de tiempo que el equipo hace uso de cada una de las

tecnologías. Así, cuanto mayor sea el porcentaje de tiempo de uso de

HSPA, mayor deberá ser este throughput.

Cuando un terminal móvil debe hacer un cambio de tecnología, no se

hace de manera inmediata, sino que existen tiempos de transición

entre tecnologías. De esta forma, para las estadísticas deberán

contabilizarse estos tiempos de transición, dejándolos fuera de los

intervalos de uso de tecnología.



123

En este proyecto sólo se estudia si los terminales del equipo de

medidas (que soportan Release 5) usan el protocolo HSUPA cuando

éste está disponible y no hacen uso de Release 99. A menudo, la

operación a seguir es controlar el porcentaje de tiempo de uso de

cada tecnología, y si el uso de Release 99 es relevante, se estudia

caso a caso revisando un mensaje de capa 3 donde se encuentra el

parámetro booleano servingEDCH_RL_indicator, que indica si HSPA

está habilitado o no, ya sea porque no hay cobertura HSPA o porque

la red no ofrece ese servicio a un determinado usuario.

Porcentaje de uso de canal

Para comprobar el throughput obtenido para cada una de las

operadoras de las que se hace este estudio, puede calcularse el

porcentaje de uso del canal HS-SCCH que hace cada una de ellas.

Cada una de las operadoras tiene su canal compartido, por lo que

este cálculo debe realizarse para cada operadora de manera

independiente. Si este porcentaje de tiempo obtenido es bajo, puede

deberse a:

1. Hay más usuarios en la red en el momento de la prueba, por lo

que el usuario con el que se hace la medida tiene que compartir

el canal.

2. Los datos que llegan al servidor con destino para el usuario es

poco, por lo que el nodo B no tiene datos para transmitir al

usuario.

De esta manera, también se deberá comprobar la capacidad del nodo

B al que está conectado el usuario. Las interfaces típicas que

soportarán los equipos serán: E1, 2 Mbit/s estructurados según la

norma G-704, o transmisión ATM full rate, E3, 34 Mbit/s, de acuerdo a los estándares europeos PDH, o transmisión ATM full rate, o

interfaces SDH (Synchronous Digital Hierarchy, o JDS, Jerarquía

Digital Síncrona): STM-1 (155,520 Mbit/s), STM-4 (622,080 Mbit/s),

ATM full rate.

A continuación se muestran los distintos niveles de multiplexación

PDH utilizados en Norteamérica (Estados Unidos y Canadá), Europa y

Japón.

Según el número de E1 que agregue un nodo B (interfaz Iub) se

esperará una capacidad de transmisión, de esta manera se puede ver

la diferencia entre la capacidad del nodo y la velocidad que ofrece

para comprobar la configuración de la red. Este punto de la red es el cuello de botella para las operadoras.



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Nivel Norteamérica Europa

Circuitos Kbit/s Denominación Circuitos Kbit/s Denominación

1 24 1,544 (T1) 30 2,048 (E1)

2 96 6,312 (T2) 120 8,448 (E2)

3 672 44,736 (T3) 480 34,368 (E3)

4 2016 274,176 (T4) 1920 139,264 (E4)

Nivel Japón

Circuitos Kbit/s Denominación

1 24 1,544 (J1)

2 96 6,312 (J2)

3 480 32,064 (J3)

4 1440 97,728 (J4)

Tabla 2-6. Niveles de multiplexación PDH en Norteamérica, Europa y Japón

Codigos usados

Un mismo usuario HSPA puede trabajar con varios códigos

simultáneamente. El terminal trabaja en paralelo, como si tuviera

varias líneas de comunicación a la vez.

La fuente de código compartido, sobre la cual el canal HS-DSCH está

mapeado, puede contener hasta 15 códigos. El número actual

empleado depende del número de códigos soportado por el terminal y el sistema, ajustes del operador y capacidad del sistema.

En resumen, en el estudio del throughput obtenido, lo más

importante a tener en cuenta es el tipo de modulación usado y el

número de códigos de los que se hace uso, ya que estos valores

determinarán significativamente la velocidad de transmisión final.

Según estos dos valores, también se deberá tener en cuenta el valor

del CQI y porcentaje de NACK obtenidos para comprobar el

funcionamiento de la red.

3 Equipo y técnica de medidas

3.1 Equipo humano Cuando se presenta la propuesta técnica se debe adjuntar un

organigrama en el que se describan los puestos a ocupar por el

personal, así como las tareas y responsabilidades de cada uno de

ellos.

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Medidas de calidad y cobertura en redes de telefonía móvil ...bibing.us.es/proyectos/abreproy/11909/fichero/Volumen+1%2F2.pdf · manera más acentuada entre los parámetros de voz