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Qué es 3G UMTS: Tutorial de WCDMA

Qué es 3G UMTS: Tutorial de WCDMA

UMTS - Universal Mobile Telecommunications System, es el sucesor 3G de la familia de estándares GSM, incluidos GPRS y EDGE.

3G UMTS utiliza una interfaz de radio totalmente diferente basada en el uso de Direct Sequence Spread Spectrum como CDMA o Code Division Multiple Access.

Aunque 3G UMTS usa un estándar de acceso de radio totalmente diferente, la red central es la misma que se usa para GPRS y EDGE para transportar voz por conmutación de circuitos y datos por paquetes separados.

UMTS utiliza una versión de banda ancha de CDMA que ocupa un canal de 5 MHz de ancho. Al ser más ancho que su competencia CDMA2000, que solo usaba un canal de 1.25MHz, el esquema de modulación se conocía como CDMA de banda ancha o WCDMA / W-CDMA. Este nombre se usaba a menudo para referirse a todo el sistema.

Especificaciones y gestión de 3GPP UMTS

Para crear y gestionar un sistema tan complicado como UMTS o WCDMA es necesario desarrollar y mantener una gran cantidad de documentos y especificaciones. Para UMTS o WCDMA, estos ahora son administrados por un grupo conocido como 3GPP, el Programa de Asociación de Tercera Generación. Se trata de una cooperación global entre seis socios organizativos: ARIB, CCSA, ETSI, ATIS, TTA y TTC.

El alcance de 3GPP era producir especificaciones técnicas e informes técnicos aplicables a nivel mundial para un sistema de telecomunicaciones móviles de tercera generación. Esto se basaría en las redes centrales GSM y las tecnologías de acceso de radio que admiten (es decir, acceso de radio terrestre universal (UTRA) en los modos Dúplex por división de frecuencia (FDD) y Dúplex por división de tiempo (TDD)).

Desde que se formó originalmente, 3GPP también ha asumido la responsabilidad de los estándares GSM, así como de los desarrollos futuros que incluyen LTE (Long Term Evolution) y la tecnología 4G conocida como LTE Advanced.

Nota sobre la historia de la tecnología de telefonía móvil:

La tecnología de la telefonía móvil se ha desarrollado cada año. Desde las primeras introducciones de los sistemas de telefonía celular en la década de 1980 hasta la actualidad, el desarrollo de nuevas tecnologías ha mejorado constantemente los sistemas disponibles. Comenzando con los sistemas analógicos de primera generación, se introdujeron nuevos sistemas digitales 2G y estos han avanzado para que ahora se esté desarrollando la tecnología 5G.

Leer más sobre Historial del teléfono móvil.

Resumen de la especificación UMTS WCDMA

El sistema UMTS WCDMA ofreció una mejora significativa en la capacidad con respecto a los servicios 2G anteriores.

Resumen de especificaciones de 3G UMTS
ParámetroEspecificación
Velocidad máxima de datos2048 kbps de rango bajo
384 kbps urbano y exterior
Ancho de banda del canal RF5 MHz
Esquema de acceso múltipleCDMA
Esquemas dúplexFDD y también TDD

Capacidades 3G UMTS

UMTS utiliza CDMA de banda ancha (WCDMA) como estándar de transmisión de radio. Emplea un ancho de banda de canal de 5 MHz. Con este ancho de banda, tiene la capacidad de transportar más de 100 llamadas de voz simultáneas, o puede transportar datos a velocidades de hasta 2 Mbps en su formato original. Sin embargo, con las mejoras posteriores de HSDPA y HSUPA (descritas en otros artículos accesibles desde la página del menú de telecomunicaciones celulares) incluidas en versiones posteriores del estándar, las velocidades de transmisión de datos se han incrementado a 14,4 Mbps.

Muchas de las ideas que se incorporaron en GSM se han trasladado y mejorado para UMTS. Elementos como la SIM se han transformado en un USIM (SIM universal) mucho más potente. Además de esto, la red se ha diseñado para que las mejoras empleadas para GPRS y EDGE puedan utilizarse para UMTS. De esta manera, la inversión requerida se mantiene al mínimo.

Una nueva introducción para UMTS es que existen especificaciones que permiten los modos Dúplex por división de frecuencia (FDD) y Dúplex por división de tiempo (TDD). Los primeros modos que se emplean son los modos FDD en los que el enlace ascendente y el enlace descendente se encuentran en frecuencias diferentes. El espacio entre ellos es de 190 MHz para las redes de Banda 1 que se utilizan y se implementan actualmente.

Sin embargo, el modo TDD en el que el enlace ascendente y el enlace descendente se dividen en el tiempo con las estaciones base y luego los móviles que transmiten alternativamente en la misma frecuencia es particularmente adecuado para una variedad de aplicaciones. Obviamente, cuando el espectro es limitado y las bandas pareadas adecuadamente espaciadas no están disponibles. También funciona bien cuando se van a utilizar células pequeñas. Como se requiere un tiempo de guarda entre la transmisión y la recepción, éste será menor cuando los tiempos de tránsito sean menores como resultado de las distancias más cortas que se cubren. Una ventaja adicional surge del hecho de que se encuentra que se transportan muchos más datos en el enlace descendente como resultado de la navegación por Internet, las descargas de vídeo y similares. Esto significa que a menudo es mejor asignar más capacidad al enlace descendente. Cuando se utiliza espectro emparejado, esto no es posible. Sin embargo, cuando se utiliza un sistema TDD, es posible alterar el equilibrio entre las transmisiones de enlace descendente y ascendente para adaptarse a este desequilibrio y mejorar así la eficiencia. De esta manera, los sistemas TDD pueden ser muy eficientes cuando se utilizan en picocélulas para transportar datos de Internet. Los sistemas TDD no se han implementado ampliamente, pero esto puede ocurrir más en el futuro. En vista de su carácter, a menudo se denomina TD-CDMA (CDMA por división de tiempo).

Tecnologías 3G UMTS / WCDMA

Hay varias áreas clave de 3G UMTS / WCDMA. Dentro de estos, hay varias tecnologías clave que se han empleado para permitir que UMTS / WCDMA proporcione un salto en el rendimiento sobre sus predecesores 2G.

Algunas de estas áreas clave incluyen:

  • Interfaz de radio: La interfaz de radio UMTS proporciona la definición básica de la señal de radio. W-CDMA ocupa canales de 5 MHz y tiene formatos definidos para elementos como sincronización, control de potencia y similares
  • Tecnología CDMA: 3G UMTS se basa en un esquema conocido como CDMA o acceso múltiple por división de código para permitir que múltiples teléfonos o equipos de usuario tengan acceso a la estación base. Usando un esquema conocido como espectro ensanchado de secuencia directa, diferentes UE tienen diferentes códigos y todos pueden hablar con la estación base aunque todos estén en la misma frecuencia
  • Arquitectura de red UMTS: La arquitectura de una red UMTS se diseñó para permitir que los datos en paquetes se transporten a través de la red, al mismo tiempo que le permite admitir voz por conmutación de circuitos. También se admiten todas las funciones habituales que permiten el acceso a la red, itinerancia y similares.
  • Esquemas de modulación UMTS: Dentro del formato de señal CDMA, se utilizan diversas formas de modulación. Estas son típicamente formas de manipulación por desplazamiento de fase.
  • Canales UMTS: Al igual que con cualquier sistema celular, se requieren diferentes canales de datos para transmitir datos de carga útil así como información de control y para permitir que se asignen los recursos necesarios. Se utiliza una variedad de canales de datos diferentes para permitir que se logren estas facilidades.
  • UMTS TDD: Hay dos métodos para proporcionar dúplex para 3G UMTS. Uno es lo que se denomina dúplex por división de frecuencia, FDD. Esto utiliza dos canales suficientemente espaciados para que el receptor pueda recibir mientras el transmisor también está funcionando. Otro método consiste en utilizar el modo dúplex de visión temporal, TDD, en el que se asignan bloques de tiempo cortos a las transmisiones en ambas direcciones. Con este método, solo se requiere un canal
  • Entregar: Un área clave de cualquier sistema de telecomunicaciones celulares es el traspaso (transferencia) de una celda a la siguiente. Al utilizar CDMA, existen varias formas de traspaso que se implementan dentro del sistema.

Mejoras 3G UMTS

El sistema celular básico 3G UMTS permitió alcanzar velocidades de datos de hasta 2048 kbps. Sin embargo, dado que el uso de datos aumentó rápidamente, estas cifras ya no eran suficientes y se requirieron más aumentos de la velocidad de transmisión de datos.

Se introdujo por primera vez un esquema conocido como HSDPA, acceso de descarga de paquetes de alta velocidad para permitir que se aumentara la velocidad del enlace descendente. A esto le siguió HSUPA, se introdujo el acceso de enlace ascendente de paquetes de alta velocidad. La suite combinada se conocía entonces como HSPA, acceso a paquetes de alta velocidad.

El 3G UMTS básico pudo proporcionar un buen aumento en el rendimiento de los datos sobre el de GPRS y EDGE, aunque el uso esperado de video no ocurrió cuando se introdujo la forma básica de UMTS. Era demasiado lento, especialmente cuando había muchos usuarios conectados. Sin embargo, las mejoras en términos de HSPA ayudaron a aumentar el rendimiento y el uso de datos aumentó a un ritmo mucho mayor.

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Ver el vídeo: UMTS and LTE Cell Configuration (Octubre 2020).