| Artículos | 01 MAR 2008

Hacia los servicios globales en movilidad

Tags: Histórico
HSPA, el salto cualitativo
Carlos Sánchez.

Desde que el mundo de las comunicaciones móviles se ha convertido un fenómeno de alcance planetario, una de los retos más deseados y en los que la tecnología tenía un gran camino que recorrer ha sido poder ofrecer servicios de datos en movilidad. Algo que permiten las nuevas tecnologías 3G. Pero, ¿qué son y en qué consisten? ¿Cómo funcionan?

El primer paso en el camino por llevar datos desde las redes móviles se consiguió a partir de GPRS y EDGE, dos tecnologías que han marcado un antes y un después en el mundo de la transferencia de datos en movilidad pero que, en la actualidad, se van quedado obsoletas y con velocidades de transferencia incapaces de ofrecer a los usuarios los nuevos servicios y utilidades que se demandan en el siglo XXI.
Es por ello que las actuales redes móviles están migrando desde una arquitectura de conmutación de circuitos (GSM) a las redes de 3G, basadas en IP multiservicio. Las siglas más conocidas para el gran público son UMTS. El primer paso para poder desarrollar dicha tecnología ha sido la estandarización de este proceso, realizándose de forma incremental, mediante la definición de sucesivas versiones de especificaciones técnicas (releases), que definen las distintas fases de introducción de la tecnología de paquetes en la red móvil.
Las diferentes etapas de migración definidas en 3GPP son:
GPRS. Superpone un núcleo de red IP a la red de circuitos GSM, para ofrecer servicios de datos de forma nativa. Se introducen en el núcleo de red los elementos SGSN y GGSN, y se utilizan los sistemas de radio de segunda generación.
UMTS Release 99. Introduce una nueva interfaz de radio (UTRAN), con una mayor capacidad de transferencia de datos. Mantiene prácticamente el mismo núcleo de red que las redes GPRS/GSM.
UMTS R4. Incorpora algunas nuevas funciones a la R99, pero no implica cambios sustanciales.
UMTS R5. Migra el núcleo de red a una única red IP e incorpora servicios multimedia sobre esa red. Se basa en la arquitectura anterior (UTRAN, SGSN y GGSN), e introduce en la red funcionalidad IP multimedia, basada en el uso de la arquitectura de Media Gateways (MG) y el protocolo SIP (Session Initiation Protocol). Aparición de tecnologías HSPA (HSDPA).
UMTS R6. Ofrecerá E-DCH para proveer una capacidad significativa para datos en el uplink (subida de datos) y mejoras de la velocidad de transmisión; especificaciones de desempeño mínimo mejoradas para el soporte de receptores avanzados que mejorarán la capacidad en el downlink (bajada de datos) y la velocidad de transmisión; y MBMS para habilitar servicios de broadcast y multicast más eficientes. Otras optimizaciones (por ejemplo, menor latencia o mejoras para servicios en tiempo real como VoIP.)
UMTS R7. La versión 7 traerá mejor soporte y rendimiento para servicios de conversación y servicios interactivos en tiempo real tales como fotos y videos compartidos, y voz y vídeo sobre IP. Las optimizaciones de HSPA+ son totalmente compatibles en sentido reverso con las versiones Rel-99/Rel-5/Rel-6, lo que hace que la evolución a HSPA+ para el operador sea fluida y sencilla. EDGE Evolution también se está normalizando con la versión 7 y mejorará la experiencia del usuario en todos los servicios, al reducir la latencia para la telefonía multimedia; incremento las velocidades máxima y promedio para una mejor navegación en la web y carga y descarga de música, fotos y vídeos; mejorar la eficiencia espectral; e impulsar la cobertura de servicio. EDGE Evolution garantizará la transparencia entre EDGE y HSPA como así también los servicios futuros basados en LTE. EDGE Evolution también continuará con la versión 8.
Paralelamente a la evolución de las redes móviles, la red de transmisión ha evolucionado para poder conseguir el transporte eficiente de la información de voz y datos que van a generar dichas redes. Es a partir de dicha necesidad cuando surgen nuevos conceptos como puede ser el de las Redes Multiservicio, redes capaces de transportar todo tipo de tráfico, sea de la naturaleza que sea (voz y datos), de manera eficiente y satisfaciendo los requisitos de QoS (calidad de servicio) que cada fase de evolución de la red móvil exige, es decir, con capacidad de cambio y adaptación (escalabilidad).

HSPA, el salto hacia adelante
Pero la tecnología sobre la cual se va a dar un salto cualitativo y cuantitativo en lo que a nuevos servicios y velocidades se refiere es la tecnología HSPA (High-Speed Packet Access), que no es más que la posibilidad de transferir datos en movilidad a velocidades de los actuales ADSL.
HSPA se compone de protocolos pertenecientes a la familia de tercera generación (3G) para redes celulares cuyo objeto es aumentar la tasa de transferencia de datos a través de un teléfono móvil y de esta forma satisfacer la creciente demanda de servicios de datos inalámbricos avanzados. Dicha tecnología se va a ir implementando en 2 pasos. La fase inicial del despliegue de dicha tecnología se basa en HSDPA, es decir, la inclusión de la “D” nos anuncia que la alta velocidad será en el downlink, es decir, el tradicional canal de bajada o de descarga desde internet hacia los usuarios. Posteriormente, dicha tecnología implementará HSUPA cuya mejora es la alta velocidad de subida de datos hacia internet (uplink) lo que generará enormes posibilidades de nuevos servicios que actualmente están condicionados por el ancho de banda de subida de datos como pueden ser los juegos en red o la edición de streaming de vídeo hacia internet en tiempo real.
En la actualidad, todas la operadoras están haciendo grandes esfuerzos para implementar dicha tecnología sobre sus actuales redes 3G UMTS adecuándolas para poder ofrecer HSDPA.
Actualmente, HSDPA puede soportar velocidades que van desde 1,8 megabits por segundo a 14,4 megabits por segundo. Si bien ésta no es una velocidad muy alta en comparación con diversas redes de cable, es un hito muy importante en la velocidad disponible en redes de telefonía móvil.
Tal y como hemos indicado anteriormente, HSDPA se soporta sobre las actuales redes de UMTS. Para ello realizaremos un breve repaso de UMTS para, posteriormente, adentrarnos en mejoras y servicios que esta tecnología nos ofrece respecto a las redes de tercera generación actuales.

Topología de la red
Tal y como se ha descrito anteriormente, estudiando la arquitectura de UMTS podemos entender qué servicios nos van a ofrecer tanto HSDPA como HSUPA.
La topología general de la red UMTS se muestra en la Figura 1. La descripción de las interfaces que se va a realizar en este apartado corresponde a la R99 de UMTS.
Se distinguen los siguientes elementos dentro de UTRAN:
• Nodo B: estación radio que da cobertura a los teléfonos móviles. En general es sectorial, con lo que una estación cubre tres células. Las funciones que realiza están relacionadas con el nivel físico (codificación de canal, modulación, spreading) y algunas del RRC como el control de potencia o la ejecución del softer handover. Equivale a la BTS de GSM.
• RNC (Radio N

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