El sistema UMTS

Introducción

Desde la aparición de los primeros sistemas de comunicaciones móviles, la demanda de servicios por parte de los usuarios ha crecido de una manera vertiginosa. Las necesidades de comunicación por parte de los usuarios son cada vez mayores, solicitando servicios a más velocidad y con más capacidad.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) es el escalón siguiente en el mundo de las telecomunicaciones móviles. Si la tecnología analógica constituye la primera generación y GSM/GPRS la segunda, UMTS es conocida como la tercera generación (tecnologías 3G). Lo que se busca en esta nueva generación es ofrecer al usuario servicios de comunicaciones más eficientes y que permita altas velocidades de transmisión.

Ilustración 1. Evolución hasta los servicios 3G

El principal avance ofrecido por los sistemas UMTS es la tecnología WCDMA (Wide Code Division Multiple Access) heredada de la tecnología militar, a diferencia de GSM y GPRS que utilizan una mezcla de FDMA (Frecuency Division Multiple Access) y TDMA (Time Division Multiple Access). La principal ventaja de WCDMA consiste en que la señal se expande en frecuencia gracias a un código de ensanchado que sólo conocen el emisor y el receptor. Esta original forma de modulación tiene numerosas ventajas:

Altas velocidades de transmisión de hasta 2 Mbps, al usar todo el espectro.
Alta seguridad y confidencialidad debido a la utilización de técnicas que permiten acercarse a la capacidad máxima del canal.(Como por ejemplo: codificadores convolucionales)
Acceso múltiple de eficacia máxima mientras no coincidan las secuencias de saltos.
Alta resistencia a las interferencias.
Posibilidad de trabajar con dos antenas simultáneamente debido a que siempre se usa todo el espectro y lo importante es la secuencia de salto, lo que facilita el handover (proceso de traspaso de la señal de una antena a otra), donde GSM falla mucho.
UMTS ofrece otra serie de ventajas como roaming y cobertura a nivel mundial ya sea vía enlace radio terrestre o vía satélite, y está altamente estandarizado con una interfaz única para cualquier red.

Acceso al medio

Al igual en el caso de las tecnologías anteriores (GSM y GPRS), los usuarios comparten un medio de transmisión común, el aire, de manera que el acceso a éste tiene que realizarse de manera controlada para maximizar su uso y evitar problemas debidos a colisiones.

En el caso de UMTS se utiliza una variante de CDMA que utiliza un espectro mucho más amplio y reparte los datos en ese espectro en función de un código que sólo conocen el emisor y el receptor. Se consiguen así comunicaciones más seguras y a mayores velocidades.

Estructura de la red

Existen varias versiones de UMTS surgidas durante su desarrollo. La release 99 utiliza la misma estructura de red que en GPRS, separando las comunicaciones de voz de las de datos de manera que hay una red de conmutación de circuitos para la voz y de conmutación de paquetes para los datos. La interface de radio cambia con respecto a GPRS. En UMTS aparece la UMTS Terrestial Radio Access Network (UTRAN) que sustituye los nodos BTS por nodos B y los BSC por RNC (Radio Network Controller). Con esto cambian también las interfaces, desapareciendo la interface A, que es sustituida por la I_u. Tanto la red de radio como la interface de la misma con el núcleo de la red utilizan ATM como protocolo de transporte.

Ilustración 2. Estructura UMTS

La tendencia de UMTS es a evitar la separación entre las comunicaciones de voz y las de datos, de maneras que se utilicen los mismos mecanismos en ambos tipos de comunicaciones. En la release 5 de UMTS, el protocolo IP será el mecanismo de transporte, tanto para voz como para datos, incluso en la UTRAN, sustituyendo a la red ATM. Con la release 5 se separan los mecanismo de control de los de transmisión de datos, con la aparición del IP Multimedia Subsystem (IMS) para la gestión de servicios multimedia utilizando señalización SIP sobre la portadora de paquetes. Dentro del sistema IMS podemos encontrar las siguientes entidades:

HSS (Home Subscriber Server). Contiene los perfiles de suscripción de los usuarios. Es la evolución del HLR con la incorporación de funciones de control IP multimedia.

CSCF (Call State Control Function). Se encarga del control de la sesión y está divido, a su vez, en varias entidades que se comunican entre sí y con el usuario utilizando el protocolo SIP. Éstas son:

I-CSCF (Interrogating CSCF). Es el punto de entrada y selecciona, con la ayuda del HSS, el SCSCF apropiado.
S-CSCF (Serving CSCF). Recibe las peticiones SIP del usuario y realiza el control de la sesión.
P-CSCF (Proxy CSCF). En el caso de roaming, estaría localizado en la red visitada y seleccionaría el I-CSCF de la red de origen.
MRF (Multimedia Resource Function). Gestiona las funciones de llamada o sesión con varios participantes y conexiones.

Las nuevas características de UMTS no suponen una ruptura con las redes de segunda generación. Se mantendrá la interoperabilidad con estas redes mediante los Media Gateways (MG), Media Gateways Controller y los Signalling Gateways (SGW).

Ilustración 3. Estructura UMTS Release 5