redes umts
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UMTS redesTRANSCRIPT
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REDES UMTS (3G) - LTE(Universal Mobile Telecommunication Services)(Long Term Evolution)
REDES GSM-UMTS -LTE
IMPLEMENTACION
PERFORMANCE (QoS)
Ing. Agustin R Carrasco UTN FRT ISI Lab. Comunicaciones
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HSxPA = HSDPA and HSUPA High Speed Downlink/Uplink Packet Access
3GSM
3G2.5G2G
TDMATDMA
IS-95IS-95
GSMGSM GPRSGPRS
1xRTT1xRTT
EDGE
1xEV-DO1xEV-DO
1xEV-DV1xEV-DV
W-CDMA
TD-SCDMAPDCPDC
W-CDMAHSxPA
TD-SCDMAHSxPA
1G
Analog
AMPSN-AMPSTACSetc
Analog
AMPSN-AMPSTACSetc
3GSM = W-CDMA & TD-SCDMA & HSDPA & HSUPA
Evolucin de las Redes Celulares: GSM-UMTS
Ing. Agustin R Carrasco UTN FRT ISI Lab. Comunicaciones
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OBJETIVOS GSMPRIVACIDADROAMING ENTRE PAISESDATOSMEJORAR LA EFICIENCIA ESPECTRAL
OBJETIVOS INICIALES UMTS (3G)INTEGRACION DE REDES FIJAS Y MOVILESROAMING GLOBALMAYOR VELOCIDAD DE DATOS (hasta 2Mbps)AUMENTO DE LA EFICIENCIA ESPECTRAL NUEVOS SERVICIOS
Evolucin de las Redes Celulares: GSM-UMTS
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3G es la abreviacin de tercera generacin de transmisin de voz y datos a travs de telefona mvil mediante UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): Estndar europeo miembro de la familia global ITM-2000 (International Mobile Telecommunications-2000), perteneciente a la ITU (International Telecommunication Union)
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) es una tecnologa mvil inalmbrica de 3G que aumenta las tasas de transmisin de datos de los sistemas GSM utilizando la interfaz area CDMA en lugar de TDMA y por ello ofrece velocidades de datos mucho ms altas en dispositivos inalmbricos mviles y porttiles que las ofrecidas hasta el momento.
El estndar de WCDMA fue desarrollado como el proyecto de la sociedad de la tercera generacin (3GPP) que apunta a asegurar interoperabilidad entre diversas redes 3G. (3GPP - 3rd Generation Partnership Project)
Evolucin de las Redes Celulares: GSM-UMTS
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REQUISITOS DE UN OPERADOR UMTSUMTS tendr que reutilizar la infraestructura de red de GSMLa primera fase UMTS deber tener un impacto mnimo en los nodos de GSMDeber ser posible aumentar la cobertura gradualmente segn vaya creciendo la demandaLos terminales tendrn que ser multinorma 2G&3GDisponibilidad de traspasos (handoff ) entre sistemas 2G y 3GTendr que ser posible la reutilizacin de los sitios 2G
REQUISITOS DE EVOLUCION DE LA TECNOLOGIAUso ms eficiente de los recursos radioFlexibilidad para integrar servicios de distinta naturalezaMayor relacin de las TI (Tecnologas de la Informacin), orientadas a paquetes, en las tecnologas de las telecomunicacionesIntegracin paulatina de las redes de acceso va radio en una plataforma troncal de transporte basada en transmisin y conmutacin de paquetes (IP, ATM)La gestin de recursos radio (scheduling) pasa a tener un papel fundamental
Evolucin de las Redes Celulares: GSM-UMTS
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HSxPA = HSDPA and HSUPA High Speed Downlink/Uplink Packet Access
3GSM
3G2.5G2G
TDMATDMA
IS-95IS-95
GSMGSM GPRSGPRS
1xRTT1xRTT
EDGE
1xEV-DO1xEV-DO
1xEV-DV1xEV-DV
W-CDMA
TD-SCDMAPDCPDC
W-CDMAHSxPA
TD-SCDMAHSxPA
1G
Analog
AMPSN-AMPSTACSetc
Analog
AMPSN-AMPSTACSetc
3GSM = W-CDMA & TD-SCDMA & HSDPA & HSUPA
Evolucin de las Redes Celulares: GSM-UMTS
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Punto de Partida: GSM-GPRS-EDGE Network
GSM Global System for Mobile communications GPRS: General Packet Radio ServiceEDGE: Exchanged Data Rates for Global/GSM Evolution o EGPRS
UE: User EquipmentMS :Mobile Station ( ME+SIM)GERAN: GSM EDGE Radio Access NetworkBSS: Base Station SubsystemBSC: Base Station ControllerBTS: Base Transceiver StationPCU (Packet Control Unit)
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Punto de Partida: GSM-GPRS-EDGE Network
CN: Core Network ( CS + PS)MSC: Mobile service Switching CenterGMSC: Gateway MSCVLR: Visitor Location RegisterHLR: Home Location RegisterEIR: Equipment Identity RegisterAUC: Authentication CenterSMS: Short Message Service CentreSGSN: Serving GPRS Support Node GGSN: Gateway GPRS Support NodeISDN: Integrated Services Digital Network PSTN: Public Switched Telephone NetworkPDN: Public Data Network
GSM Global System for Mobile communications GPRS: General Packet Radio ServiceEDGE: Exchanged Data Rates for Global/GSM Evolution o EGPRS
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Punto de Partida: GSM-GPRS-EDGE Network
GSM Global System for Mobile communications GPRS: General Packet Radio ServiceEDGE: Exchanged Data Rates for Global/GSM Evolution o EGPRS
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GSM-UMTS Network
WCDMA
UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems)WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network
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Radio Network Controller (RNC) ATM link connection with Node B (Iub) / CN (Iu) Termination of control signal from Node B, CN Call connection control with mobile station Traffic data collection/statistics Radio Resource Management Node B concentration
IubNodeB
RNC
Iu
NodeB
NodeB
CoreNetwork
NodeB
NodeB
IubNode B ATM link connection with RNC (Iub) Termination of control signal with RNC Termination of radio interface Call connection with Mobile Station Softer handover control (between sectors) Traffic data collection/statistics
UTRAN NetworkThe major characteristics of UTRAN are: Capacity on demand due to variable spreading factors Support of CS and PS bearer services Open interfaces and standardized network architecture to
allow multi-vendor operation Seamless handover between 2G and 3G networks Channel bandwidth: 5 MHz High data rates up to 384 kbps (FDD) and beyond 2 Mbps
with HSDPA.
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GSM Bands - Argentina
25MHz
60MHz
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CANALES
TS
FDMA TDMA
Mtodos de Accesos en GSM: FDMA/TDMA
GSM Air Interface: Canales de Radio
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TS 1
TS 0
TS 2TS 3
TS 4TS 5
TS 6TS 7
TDMA FRAME n
TDMA
FRAME n+1
4,615 ms 0,577 ms
FDMA
11 22 33 123 123 124 124
200 kHz Channel
200 kHz Channel
25 MHz 25 MHz
824 Uplink 849 MHz 869 Downlink 894 MHz
FDMA
TRX
GSM Air Interface: Canales de Radio
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0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 56 7
6 7
MS
TXRX
RXTX
BTS
Trama TDMA = 4,615 msegTS = 577segCanal Fsico GSM
GSM Air Interface: Canales de Radio
Ts=0,577 msVtx= 156,25 bits / 0,577 ms= 270,833 KbpsTframe=0,577 x 8=4,615 msBits de datos=114 bitsVcanal=114 bits/4,615 ms=24,7 KbpsRendimiento= 114/148=77%
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Canales lgicos
FrequencyCorrection
Burst
AccessBurst
DummyBurstNormal Burst
SynchronizationBurst
FCCH FACCHSACCHSDCCHRACHAGCHPCHBCCHSCH CBCH
Control Channels Traffic Channels
BCCH DCCH ACCHCCCH
HalfRate
FullRate
GSM Air Interface: Canales de Radio
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GSM Air Interface: Canales de Radio
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GSM Air Interface: Canales de Radio
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UTRAN Air Interface
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UTRAN Air Interface
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UTRAN Air Interface
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UTRAN Air Interface
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UTRAN Air Interface
CEIng. Agustin R Carrasco UTN FRT ISI Lab. Comunicaciones
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Broadcast Control Channel (BCCH)Paging Control Channel (PCCH)Common Control Channel (CCCH)Dedicated Control Channel (DCCH)Canales de trfico:Dedicated Traffic Channel (DTCH)Common Traffic Channel (CTCH)
Dedicated Channel (DCHBroadcast Channel (BCH)Forward Access Channel (FACH)Paging Channel (PCH)Random Access Channel (RACH)Uplink Common Packet Channel(CPCH)Downlink Shared Channel (DSCH)
Primary Common Control Physical Channel (P-CCPCH)Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH)Physical Random Access Channel (PRACH)Dedicated Physical Data Channel ( DPDCH)Dedicated Physical Control Channel ( DPCCH)Physical Downlink Shared Channel ( PDSCH)Physical Common Packet Channel ( PCPCH)
Canales Lgicos, Fsicos y Transporte WCDMA-UTRANUTRAN Air Interface
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GSM-UMTS Bands - Argentina
25MHz
60MHz
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TRXs
CE
TRXs TRXs
UTRAN Air InterfaceLocalizacin de las bandas GSM-WCDMA
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IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTSObjetivo del operador:Maximizar el nmero de usuarios para un nmero fijo de infraestructuras (sitios)Objetivo del usuario:Maximizar la calidad de servicio por la mnima cantidad de dinero.Diseo de la red mvil:Ubicacin de las estaciones base para maximizar la cobertura/capacidad con el mnimo nmero de estaciones base requeridas para garantizar una QoS fija.Gestin de recursos radio:Dadas unas estaciones base, cmo se deben asignar la potencia, las frecuencias y los slots para cumplir los requisitos de QoS del mximo nmero de usuarios cuando se desplazan a travs del sistema?.
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SITIO:NODO BHARDWARESOFTWARE
INFRAESTRUCTURAESTRUCTURAPANELES CELULARES
PA PA
FO
PA
IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS
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NODO BHARDWARECPU1TX/2RXTRAMA (E1, SDH, FO)
SOFTWARESDR Software Defined Radio
SITIO:INDOOR, OUTDOORALIMENTACION:+24cc,-48cc, 220ca, 380caTRAMA:E1, SDH, FO
IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS
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PANELES CELULARES SECTORIALESDUALPOLE
850
DUALBAND 850/1900
DUALPOLE 1900
IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS
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DUALBAND
OCTOPOLE
IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTSPANELES CELULARES SECTORIALES
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1900 850
GSM
UTN1 UTN4
UTN2 UTN5
UTN3 UTN6
UMTS
UTNM UTNA
UTNN UTNB
UTNO UTNC
UTN4UTN6
UTN5
SITIO con 3 SECTORESGSM: 3 SECTORES 850 4/4/4 UTN1UTN3
UTN2
UTNMUTNO
UTNN
UTNAUTNC
UTNB
GSM: 3 SECTORES 19004/4/4UMTS: 3 SECTORES 8501/1/1UMTS: 3 SECTORES 19001/1/1
IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS
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IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS
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1900 850
GSM
UTN1 UTN4
UTN2 UTN5
UTN3 UTN6
UMTS
UTNM UTNA
UTNN UTNB
UTNO UTNC
1900 850
GSM
UTN1 UTN4
UTN2 UTN5
UTN3 UTN6
UMTS
UTNM/P UTNA/D
UTNN/Q UTNB/E
UTNO/R UTNC/F
A
B
C
A
B
C D
E
F
DUALBEAMQUAD POLE
IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS
6 SECTORES !!
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IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS
GSM: 850GSM:1900
UMTS 850 6 Sectores
UMTS 1900 6 Sectores
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ESTRUCTURAS
TAS MASTIL MONOPOSTE LUMINARIA
IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS
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ESTRUCTURAS
FAST SITE
PEDESTALES
PINO CAMUFLADO
IMPLEMENTACION DE REDES GSM-UMTS
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Release 99 Especificacin bsica.Release 4 Mejoras en Release 99.Release 5 HSDPA. Otras mejoras.Release 6 HSUPA. Mejoras en HSDPA.Release 7 Evolucin de HSPA (HSPA+)Release 8 LTERelease 9 Estudio inicial para LTE-Advanced. Otras mejorasRelease 10 LTE-Advanced
EVOLUCION DE REDES UMTS
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Incluye mejoras a la red CORE y en particular la nocin de que sea independiente del servicioSe incluyo el concepto de All IP Networks, redes basadas en Soft Switch (MSC fue reemplazado por MSC Server y el MGW, Media Gateway)
Release 4EVOLUCION DE REDES UMTS
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HSDPA se incluye en la R5 con el objetivo de incrementar la tasa de transmisin del DOWNLINKRealiza mejoras sobre los 5MHz de ancho de banda del canal de DL usando una tcnica diferente de modulacin y codificacin: 16QAM y AMC (Adaptive Modulation and Coding)Implementa un nuevo canal llamado HS-DSCH (High Speed Downlink SharedChannel), este canal es compartido entre todos los usuarios brindando altas velocidades de bajada (14.4 Mbps) y soporta tasas de throughput promedio cercanas a 1 Mbps. mejorando as tambin el uso del espectro.Tambin implementa el Fast Packet Sheduling y HARQ (Hybrid Automatic Repeat-Request).
Release 5 HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) EVOLUCION DE REDES UMTS
Es la evolucin de la tercerageneracin (3G) detecnologa mvil, llamada 3.5G, y se considera el pasoprevio antes de la cuarta generacin (4G), la futura integracin de redes.
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HSUPA se incluye en la R6 con el objetivo de incrementar la tasa de transmisin del UPLINKFlexible Coding, cambio dinmico de la codificacin, mejora la eficienciaFast Power Scheduling, ajuste de potencia de mviles mas veloz.Utiliza Fast Hybrid Automatic Repeat Request (FHARQ) similar a HSDPA.Se realiza Scheduling de paquetes en el nodo B, al igual que HSDPA.
Release 6 HSUPA (High Speed Up Packet Access) EVOLUCION DE REDES UMTS
El acceso ascendente de paquetes a alta velocidad es un protocolo de acceso de datos para redes de telefona mvil con alta tasa de transferencia de subida (hasta 5.8 Mbps). Calificado como generacin 3.75 (3.75G), es una evolucin de HSDPA .
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HSPA+ se especifican diversas mejoras sobre HSDPA/HSUPA, que dan lugar a lo que se conoce como HSPA Evolution o HSPA+.Modulacin 16-QAM para HSUPA (11,76 Mbps) y 64-QAM para HSDPA (21,6 Mbps)MIMO (Mltiple Input Multiple Output) en el DL para la modulacin 16-QAM (2 TX + 2RX) que permiten duplicar la tasa de transmisin de HSDPA, alcanzando los 28 Mbps. MIMO con 64-QAM no se incluye en R7, pero en teora podra permitir velocidades superiores a los 40Mbps. Power Enhancements, mejoras como DTX, DRXLess Overhead, mejora en la capa MAC del DL, menos encabezados.
Release 7 HSPA+ (HSDPA+HSUPA)EVOLUCION DE REDES UMTS
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Release 99 Especificacin bsica.Release 4 Mejoras en Release 99.Release 5 HSDPA. Otras mejoras.Release 6 HSUPA. Mejoras en HSDPA.Release 7 Evolucin de HSPA (HSPA+)Release 8 LTERelease 9 Estudio inicial para LTE-Advanced. Otras mejorasRelease 10 LTE-Advanced
EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE
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EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE
Para HSPA+64 QAM + MIMO para DL, indicando una tasa teorica de 42Mbps.Dual Cell Operation (DC-HSDPA), permite operar 2 portadoras UMTS de 5MHz.Less Uplink Overhead, para reducir mas los encabezados para aumentar la eficiencia.
Release 8: HSPA+ y LTE
Para LTEEnhanced Techniques
OFDMA en DL, robusto frente a las mltiples interferencias y de alta afinidad a las tcnicas avanzadas como MIMO.DFTS-OFDMA (single-Carrier FDMA) en UL
Flexible Bandwidth, ancho de banda adaptativo (1.4, 3, 5, 10 y 20MHz)Flexible Spectrum Options, puede trabajar en muchas frecuencias diferentes.High Data Rates, ejemplo: 326.50MHz (4x4 antenas)Very Fast SchedulingImproved Latency, muy baja latencia con valores de 100 ms para el Control-Plane y 10 ms para el User-Plane. Mas de 200 usuarios por celdas.
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EVOLUCION DE REDES UMTS - LTERelease 8: HSPA+ y LTE
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EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE
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EVOLUCION DE REDES UMTS - LTE
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Spectrum Overlapping of multiple OFDM carriers
LTE Air Interface: OFDMA
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LTE Air Interface: OFDMA
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LTE Air Interface: OFDMA
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PRB (Physical Resource Block), mnimo elemento de informacin que puede ser asignado por el eNB a un terminal mvil. Un PRB ocupa 180 KHz de banda equivalente a 12 subportadoras equi-espaciadas 15 KHz entre ellas y en l se transmiten 6 o 7 smbolos OFDMA, dependiendo de la longitud del prefijo cclico. La duracin de un PRB es de 0,5 ms, es decir la duracin de un slot o ranura de tiempo
LTE Air Interface: OFDMA
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LTE Air Interface: SC-FDMASimilar a la seal OFDM, peroOFDMA, cada subcarrier solo lleva informacion relativa a un simbolo especifico.SCFDMA, cada subcarrier contiene informacin of TODOS los simbolos transmitidos.
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Canales Lgicos, Fsicos y Transporte E-UTRANEVOLUCION DE REDES UMTS - LTE
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GSM-UMTS Bands - Argentina
25MHz
60MHz
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LTE Bands - Argentina
45MHz
Banda 4 (AWS 1700 / 2100 MHz.)
UP LINK DOWN LINK ANCHO (MHz) OPERADORA
1710 1720 2110 2120 10 Telefnica
1720 1730 2120 2130 10 Claro
1730 1745 2130 2145 15 Personal
1745 1755 2145 2155 10
Banda 28 (ATP 700)
UP LINK DOWN LINK ANCHO (MHz) OPERADORA
703 748 758 803 45 sin licitar
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IMPLEMENTACION DE REDES:GSM-UMTS-LTE
GSM: 850GSM:1900
UMTS 850 6 Sectores
UMTS 1900 6 Sectores
LTE 2100MHZ
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IMPLEMENTACION DE REDES:GSM-UMTS-LTE
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1900 850
GSMUTN1 UTN4UTN2 UTN5UTN3 UTN6
UMTSUTNM/P UTNA/DUTNN/Q UTNB/EUTNO/R UTNC/F
GSM: 850GSM:1900
UMTS 850 6 Sectores
UMTS 1900 6 Sectores
LTE 2100MHZ
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PERFORMANCE (QoS)Se definen distintas caractersticas de QoS sobre la base de la:Tecnologa.
Percepcin del usuario.
Gestin esttica de los recursos.
Gestin dinmica de los recursos
QoS basada en la Tecnologa Trafico de Voz
Trafico de Datos
Ancho de Banda
Indisponibilidad %
Tasa de errores
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PERFORMANCE (QoS)
UTN1 UTN2 UTN3 UTN4 UTN5 UTN6
UTN1
QoS basada en la Tecnologa Trafico de Voz:
CANT. LLAMADAS
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PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnologa Trafico de Voz:
CANT. LLAMADAS vs
INTENTOS
UTN1
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QoS basada en la Tecnologa Trafico de DATOS:
Cant. De USUARIOS
PERFORMANCE (QoS)
UTNM UTNN UTNO UTNP UTNQ UTNR
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QoS basada en la Tecnologa Trafico de DATOS:
Cant. De USUARIOS vs
Disponibilidad
PERFORMANCE (QoS)
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QoS basada en la Tecnologa Trafico de DATOS:
Cant. De USUARIOS vs
Disponibilidad
PERFORMANCE (QoS)
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PERFORMANCE (QoS)
UTNA UTNB UTNC UTND UTNE UTNF
UTNA UTNB UTNC UTND UTNE UTNF
QoS basada en la Tecnologa Indisponibilidad %
HDSPA - HSUPA
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PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnologa Ancho de Banda (ATM) Ancho de Banda vs Trafico
Total
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PERFORMANCE (QoS) QoS basada en la Tecnologa Ancho de Banda (ATM/IP) Ancho de Banda vs Trafico
Total
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MUCHAS GRACIAS !!
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