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Desde un punto de vista global los pasos a seguir para la implantación de una red 

UMTS son similares a los que se han tenido en cuenta para el caso de una red 

GSM:

• Diseño y Planificación: Definiendo el número de elementos de red necesarios.

• Instalación de los Elementos de Red.

• Puesta en Servicio de los Elementos de Red: Carga de software en los diferen-

tes equipos a poner en servicio.

• Integración: Conexión de enlaces entre los diferentes elementos de la red.

• Optimización: Sin añadir nuevos elementos se ajustan los parámetros de red y 

se intenta reducir la interferencia en la interfaz radio.

• Ampliación de la Red: Instalación de nuevos equipos para mejorar la calidad de 

servicio, incrementar la capacidad y las áreas de cobertura. También se ponen 

en práctica nuevas tecnologías.

Los objetivos principales que se plantean a la hora de elaborar la planificación de 

una red UMTS son los siguientes:

• Máxima cobertura.

• Máxima capacidad.

• Máxima calidad del servicio (QoS).

• Mínima interferencia.

• Mínimo coste.

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Para alcanzar dichos objetivos se divide el proceso de planificación en una serie de 

fases:

• Diseño previo y dimensionado de la red.

• Planificación detallada.

• Optimización.

En la primera fase se fija de forma aproximada el número de estaciones base y em-

plazamientos, el tipo de configuración de nodos B y las necesidades de transmi-

sión, a partir de los requerimientos del operador de cobertura, capacidad y calidad 

del servicio, así como las condiciones de propagación radio del área geográfica a 

cubrir.

Capacidad y cobertura van íntimamente unidas en redes WCDMA, y por ello ambas 

deben ser consideradas simultáneamente en el dimensionado de dichas redes.

En el proceso de planificación detallada, mapas de propagación reales y estimacio-

nes de tráfico por parte del operador para la zona a planificar, son entradas básicas 

del proceso, además, teniendo en cuenta las conclusiones de la etapa anterior, se 

realiza una selección de emplazamientos, se establece la configuración de los no-

dos B, se llevan a cabo análisis de cobertura, capacidad y calidad del servicio y se 

fijan una serie de parámetros que gestionarán los recursos radio de las celdas.

Por último, cuando la red se encuentre operando, su comportamiento puede eva-

luarse mediante la realización de medidas y drive tests, y los resultados de esas 

medidas pueden ser utilizadas para visualizar y optimizar el comportamiento de la 

misma, mediante el ajuste de diferentes parámetros tanto físicos (orientaciones y 

downtilt (inclinación en antenas) como lógicos (a nivel de funcionalidades software 

de cada equipo).

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A la hora de planificar una red UMTS también resulta interesante tener en cuenta 

ciertas diferencias fundamentales con respecto a una red GSM. 

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Desde el punto de vista del acceso radio, UMTS rompe con GSM, éste está basado 

en TDMA, y tiene dos modalidades:

• modo circuito (voz) 

• modo paquete (GPRS). 

Ilustración 2.1 TDMA

En cambio UMTS se basa en CDMA, y tiene dos modos:

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Ilustración 2.2 CDMA

• FDD o WCDMA, que responde al modelo clásico de CDMA:

Ilustración 2.3 FDD

TDD, que se basa en el modelo de TDMA:

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Ilustración 2.4 TDD

Actualmente los desarrollos y productos UMTS se centran en FDD.

WCDMA, pertenece a la familia de las técnicas de espectro ensanchado, es una 

técnica de acceso múltiple. Las transmisiones se separan multiplicando la señal di-

gital en banda base por una secuencia de velocidad mucho mayor. La señal multi-

plicada modula a una portadora.

En recepción se multiplica la señal recibida (señal útil más las  transmisiones aje-

nas) por la secuencia de origen y se recupera la señal en banda base más las otras 

ajenas, que permanecen ensanchadas.

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Ilustración 2.5 Esquema de demodulación en UMTS

El interés de ensanchar la banda radica en la protección que se obtiene ante inter-

ferencias selectivas en banda, a mayor ensanchado se pierde una menor porción 

de energía transmitida por la interferencia en una porción de la banda.

De  este  proceso  se  deriva  una  ganancia  denominada  ganancia  de  procesado. 

Cuanto mayor sea la ganancia de procesado, mayor será la protección frente a in-

terferencias.

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A la hora de diseñar la red UMTS, tanto calidad como capacidad deben tratarse 

conjuntamente. En GSM, la calidad es independiente del número de conexiones 

servidas por una portadora, en cambio en UMTS, la calidad condiciona la capaci-

dad del enlace, ya que el ruido de fondo viene determinado por el número de trans-

misiones simultáneas (separadas por secuencias diferentes cada una).

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Ilustración 2.6 Relación portadora / señal interferente

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Del mismo modo, capacidad y cobertura pueden ser planificadas separadamente 

en GSM, en cambio, en UMTS el proceso de planificación debe ser conjunto, ya 

que en caso de incrementarse la carga del sistema, la cobertura del mismo decre-

ce. Este es el fenómeno conocido como cell breathing (respiración de la celda).

En la figura se observan los niveles de señal correspondientes a los móviles que se 

encuentran en una celda, así como el radio correspondiente a la misma; cuando el 

número de móviles se incrementa, el radio de la célula disminuye debido a la mayor 

carga que soporta. 

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Ilustración 2.7 Efecto del cell-breathing

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Al planificar una red UMTS hay que considerar una ganancia adicional asociada al 

SHO o traspaso gradual. En UMTS existen diferentes tipos de traspaso 

• Hard Handover:

� Traspaso inter-frecuencia o traspaso no gradual

� Traspaso entre modos FDD-TDD

� Traspaso entre sistemas 3G-2G

• Soft Handover : Traspaso intra-frecuencia o Traspaso gradual 

• Softer Handover : Traspaso entre sectores de una estación

El primero de ellos, hard handover, hace referencia al mismo tipo de traspaso defi-

nido en GSM, donde se abandonaba el enlace radio establecido con la estación 

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base antes de que se establezca uno nuevo. En cambio, en los dos últimos, siem-

pre hay un enlace radio operativo. Esto provoca que la comunicación sea más ro-

busta ante interferencias y que se pueda considerar una ganancia por diversidad. 

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Otra diferencia a destacar es que en UMTS no existe distancia de reutilización, las 

celdas vecinas utilizan la misma frecuencia, lo que conlleva una interferencia adicio-

nal.

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A la hora de gestionar los recursos radio, el control de potencia resulta esencial en 

UMTS, en GSM no es de obligado uso y su utilización va unida a una mejora de ca-

lidad en la red en determinados casos y a la reducción de consumo por parte del 

terminal móvil. En cambio, en UMTS el control de potencia es imprescindible para 

el control de la interferencia del sistema. Si todos los terminales móviles transmitie-

ran con igual potencia, la señal del móvil que estuviera más cerca de la estación 

base interferiría en gran medida a las señales provenientes de otros móviles más 

alejados.

Las diferencias descritas en los puntos anteriores implican la existencia de algunos 

parámetros específicos en el cálculo del balance del enlace para una red WCDMA, 

no utilizados en sistemas GSM basados en TDMA.

Además de todo esto, a la hora de planificar la red UMTS será necesario realizar 

una serie de hipótesis y suposiciones muy variadas, tales como el estado de la red 

en situaciones reales de carga, posición y velocidad de los receptores móviles res-

pecto a las estaciones base, y otra serie de parámetros difícilmente predecibles. 

Con lo cual, muchos de los resultados variarán en función de las suposiciones con-

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sideradas, lo que implicará realizar tareas de optimización de red en paralelo a la 

etapa de planificación.

Con esto se pretende ofrecer una visión real de la planificación UMTS, que difiere 

en gran medida con la planificación metódica llevada a cabo en redes GSM.

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La estructura de la red UMTS está compuesta de 2 bloques perfectamente diferen-

ciados, la red de acceso radio o UTRAN y red troncal de conmutación, más conoci-

da como Core Network. En la mayoría del despliegue, esta red se hereda de la red 

GPRS, por lo que en un inicio no se aprecia un aumento de la complejidad con res-

pecto a la red de conmutación actual. Los cambios más significativos tienen lugar 

en la red de acceso UTRAN, ya que la tecnología CDMA supone grandes cambios 

en la filosofía de diseño y despliegue de la red, en comparación con lo que ha sido 

el despliegue de las redes GSM basadas en TDMA. Sin embargo, también la Core 

Network llevará asociada muchas novedades, encaminadas hacia su evolución ha-

cia las redes “All IP” o “UMTS Release 2”, dónde la voz pasará del ámbito de con-

mutación de circuitos al de conmutación de paquetes, mediante la introducción de 

tecnologías ATM y VoATM.

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Ilustración 2.8 Esquema red híbrida GSM /UMTS

Obviamente, el objetivo final de las redes UMTS es sustituir definitivamente a las 

redes GSM/GPRS, pero el despliegue existente de GSM hace que continúen coe-

xistiendo, ya que en realidad las redes 2G se hayan todavía en fase de optimiza-

ción.

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La red UTRAN (“UMTS Terrestrial Radio Access Network”) es la red de acceso al 

sistema UMTS y se compone de los elementos de red destinados a la gestión de 

recursos radio. En muchos aspectos es similar al subsistema de estaciones base o 

BSS de GSM, apareciendo nuevos elementos en la red debido a la utilización de 

ATM.

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Ilustración 2.9 Arquitectura general UMTS

La red de acceso está compuesta por varios subsistemas radio RNS (“Radio Net-

work Subsystems”) que se conecta a la red de Core a través de los interfaces Iu 

mediante el backbone de ATM. Cada sistema RNS gestionará todos los recursos 

radio de sus conexiones activas y el control de los usuarios no activos. El sistema 

RNS estará formado por los siguientes elementos:

• RNC (“Radio Network Controller”). Es el elemento controlador de la red radio, 

gestionará todas las conexiones móviles que se establezcan en el interfaz radio 

Uu de cada nodo B a través del interfaz IuB, así como el thoughput de estas co-

nexiones. Está conectada a la Gíreles Gateway de Core a través del interfaz Iu y 

a otras RNC por el interfaz IuR. 

• Nodos B. Son las estaciones base del sistema UMTS y estarán conectados a la 

RNC a través del interfaz IuB. Funcionalmente están compuestos por 3 bloques 

en el módulo interior más el sistema radiante exterior. El módulo interior está 

compuesto por un CCM o módulo de control, varios CEM o módulos de canali-

zación y codificación y un único TRM o módulo de radiofrecuencia que es el que 

conecta el nodo b con el sistema radiante en el exterior.  Cada nodo B, actúa en 

el interfaz IuB frente a la red de acceso como un nodo ATM con una capacidad 

máxima de 8 E1 por nodo B. La capacidad depende del CEM instalado.

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• Nodos ATM (o “Passports ATM”). Son necesarios puesto que el tráfico de los 

nodos B es tráfico ATM, y se utilizan como combinadotes de tráfico y conmuta-

dores de rutas en el interfaz IuB permitiendo la optimización de la capacidad de 

transmisión en este interfaz. 

Las principales funciones de la red UTRAN permiten que la red de acceso radio y 

las características de movilidad sean transparentes para el  resto de la red UMTS. 

Las principales funciones son:

• Control de recursos radio. El control y asignación de los recursos radio para el 

establecimiento, transferencia y liberación de cada conexión solicitada, tanto con 

origen en el usuario móvil como con origen en la red, es realizado por la RNC en 

la subcapa RRC.

• Control de admisión. El CAC evita situaciones de sobrecarga en el interfaz ra-

dio Uu y en el interfaz IuB. Cada nueva conexión consumirá recursos radio y re-

cursos ATM, y será la RNC quien decidirá admitir o no nuevas conexiones ba-

sándose en medidas de interferencia, throughput y carga de red. Si no existen 

recursos disponibles o aún habiéndolos no se puede ofrecer la QoS solicitada, 

se rechazará el acceso del nuevo usuario a la red.

• Control de congestión. Las situaciones de congestión o sobrecarga en la red, 

son causadas por los usuarios activos en determinadas circunstancias, siendo el 

control de congestión de la RNC el encargado de reconducir al sistema a una si-

tuación estable. Las principales medidas del sistema para reducir la congestión: 

forzar Hard-Handovers hacia otro Nodo B (permite reducir los niveles de interfe-

rencia en el Uu o disminuir la carga en un enlace concreto del IuB); forzar Hard-

Handovers Inter.-System (hacia 2G); reducir la velocidad de trasmisión de algu-

nos usuarios activos (downgrade); interrumpir de forma controlada alguna cone-

xión activa (generalmente tráfico en modo PS procedente de aplicaciones back-

ground).   Aunque   en   principio   el   control   de   admisión   no   debe   asignar   más 

recursos de los disponibles, la característica de movilidad de los usuarios puede 

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provocar situaciones de congestión debido a la duplicidad de tráfico que produce 

el soft-handover o a un excesivo tráfico de señalización en la red.

• Asignación de  códigos:   la  RNC es   la   responsable  de  asignar   códigos  de 

scrambling a cada una de las conexiones activas y de supervisar continuamente 

los códigos usados en cada sector de los nodos B, asegurando que cada código 

sea exclusivo de un sector y sus vecinos. 

• Control de potencia: el uso de las mismas frecuencias en un sector y sus adya-

centes hace que una potencia de transmisión superior a los estrictamente nece-

sario enmascare a otras conexiones aumentado el nivel de interferencia en el 

sector y reduciendo la capacidad del sistema. El control de potencia asume la 

función de adaptar la potencia de transmisión de los terminales de manera que 

se emita la potencia mínima suficiente para alcanzar el nodo B con la QoS solici-

tada.

• Gestión de Handovers: en UMTS existe la posibilidad de transferir la conexión 

entre sectores adyacentes ya sea por movilidad del usuario o por degradación 

de la QoS. Existen diferentes tipos: Sofá-Handover (Soft & Softer) y Hard Han-

dover (Inter-frequency & Inter.-System).

• Macrodiversidad: la función de macrodiversidad permite al terminal de usuario 

estar conectado a varios sectores de forma simultánea, recibiendo datos de dife-

rentes conexiones e incrementando la calidad de la comunicación. Esta función 

se realiza de forma conjunta al control de potencia y a la gestión de handover y 

hace posible que el terminal transmita con menos potencia ya que al disponer 

de varios caminos se reduce a la interferencia en cada sector.

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El núcleo de red o Core Network incorpora funciones de transporte, inteligencia y 

encaminamiento. Es el encargado de realizar las conexiones en la red UMTS y está 

soportado por una red de transmisión troncal ATM tanto para conmutación de cir-

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cuitos como de paquetes. La Core Network proporciona a la red las funciones de 

gestión de la conexión de sesión y de movilidad.

• La gestión de conexión CM (“Conection Management”) proporciona los ser-

vicios portadores y los procedimientos para las conexiones de circuitos conmu-

tados. Entre sus principales funciones están la gestión de los Radio Access Bea-

rer para garantizar la QoS de los servicios RT (“Real Time”) y N-RT (“No-Real 

Time”) sobre la red ATM así como la gestión del control de llamadas.

• La gestión de sesión SM (“Sesion Management”) es la responsable del esta-

blecimiento, supervisión y liberación de las conexiones de conmutación de pa-

quetes. La principal función es la gestión de los contextos PDP donde se definen 

los perfiles de servicio.

• La gestión de movilidad MM (“Mobility Management”) se encarga de deter-

minar la ubicación de un terminal de usuario, de modo que pueda establecerse 

la conexión con independencia de su localización en la red. Mediante esta fun-

ción la red aísla las características de movilidad inherentes a la red móvil, ges-

tionando los handovers, actualizaciones de posición, etc…

La red de conmutación estará compuesta por 3 dominios asociados a cada una de 

las funciones descritas, interconectados entre sí mediante una red troncal de pa-

quetes sobre ATM, conocida como backbone, por lo que se hace necesario la intro-

ducción de nodos ATM o passports para el acceso a la red. La clasificación de es-

tos dominios no es una separación física, sino lógica, ya que ambos coexisten en la 

red. Estos dominios serán: dominio de conmutación de circuitos o CS, dominio de 

conmutación de paquetes o PS y dominio de registro y servicio.

• El dominio de  conmutación de circuitos  es una versión modificada del “Net-

work Switching Subsystem” heredada de GSM. Utiliza la tecnología de conmuta-

ción de circuitos y consta de la central de conmutación UMSC (“UMTS Mobile 

Services Switching Center”) y el registro de visitantes asociado VLR (“Visitor Lo-

cation Register”).

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• El dominio de conmutación de paquetes es una red de conmutación basada 

en la actual red GPRS. Incluye los elementos funcionales específicos del domi-

nio PS como el  U-SGSN (“UMTS Serving GPRS Support  Node”)  y U-CGSN 

(“UMTS Gateway GPRS Support Node”).

• El dominio de registro y servicio es común a los dominios CS y PS. Está com-

puesto por los elementos para la gestión y control de la red de conmutación y al 

igual que ocurre con el dominio CS son heredados en su mayoría de las actua-

les redes 2G. los principales elementos de este dominio son el registro de locali-

zación local HLR (“Home Location Register”) y el centro de autenticación AUC 

(“Authentication Center”).

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Uno de los objetivos principales de UMTS es facilitar el acceso a una amplia gama 

de servicios, mucho mayor que la disponible en las redes GSM/GPRS. La consecu-

ción de este objetivo se materializa mediante la formalización de una serie de me-

canismos de provisión de servicios. 

El punto de partido para posibilitar el soporte de múltiples servicios es la definición 

de una arquitectura de servicios portadores capaz de adaptarse a los requisitos de 

las distintas clases de tráfico previstas en UMTS. Este objetivo se concreta en la 

definición de los mecanismos de calidad de servicio QoS.

Un segundo conjunto de mecanismos encaminados a facilitar el soporte de servi-

cios en UMTS son los encuadrados bajo el concepto VHE (Virtual Home Environ-

ment). Su objetivo es permitir la personalización y portabilidad de servicios, facili-

tando su provisión y desarrollo por terceros. 

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Siguiendo un enfoque contrario al de 2G,  la provisión de servicios en UMTS se 

aborda desde una perspectiva abierta. Así, en vez de especificar un repertorio ce-

rrado de servicios finales, se apuesta por la definición de una arquitectura de servi-

cios portadores robusta y flexible, capaz de adaptarse a los requisitos de QoS de 

las distintas aplicaciones a soportar.

La arquitectura de servicios portadores UMTS se basan en un modelo jerárquico 

mostrado en la figura. La calidad de un servicio final UMTS, tal y como la percibe el 

usuario, viene determinada por la de los distintos tramos involucrados en el trayecto 

de la comunicación. En una primera aproximación, el trayecto se descompone en 

servicio portador local, servicio portador UMTS y el servicio portador externo. Las 

especificaciones 3GPP se centran únicamente en el servicio portador UMTS. De 

este modo, evitamos imponer limitaciones innecesarias a los terminales a emplear, 

o a las posibles redes destino.

El servicio portador UMTS se descompone en el servicio portador radio, RAB, y el 

servicio portador de núcleo de red. El primero abarca el trayecto comprendido entre 

el móvil y el nodo de acceso al núcleo de red (un MSC o un SGSN, según el caso). 

El servicio portador del núcleo de red, por su parte, abarca el tramo comprendido 

desde el nodo de acceso hasta el nodo pasarela (GMSC o GGSN) hacia la red de 

destino de interés (por ejemplo, la red telefónica conmutada o internet). 

El RAB es el responsable de garantizar los recursos necesarios para el intercambio 

de información entre el móvil y el núcleo de red. El concepto de RAB es determi-

nante en la provisión de servicios UMTS con distintos perfiles de QoS, ya que impli-

ca la utilización de recursos sobre la interfaz radio y la interfaz de acceso, precisa-

mente donde se dan  las mayores  limitaciones de capacidad.  En  función de  los 

servicios ofrecidos por el operador, una red UMTS puede ofrecer distintos tipos de 

RAB. Dentro de un RAB se distinguen dos tramos, cada uno sustentado por el co-

rrespondiente servicio portador. Así, el servicio portador radio, RBS (Radio Bearer 

Setup) abarca el trayecto comprendido entre el móvil y la RNC, incluyendo  todos 

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los aspectos relativos al transporte de la información sobre la interfaz radio UTRA 

(FDD o TDD según el caso), así como las interfaces Iub e Iur (en situaciones de 

traspaso). Dentro del RAB se incluyen también las facilidades para el transporte de 

información entre la red de acceso y el núcleo de res, esto es, sobre la interfaz Iu.

La calidad de servicio del servicio portador del núcleo de red, por su parte, se apo-

ya en el que le proporciona el correspondiente “Backbone” (de circuitos o de paque-

tes). El soporte de QoS en este tramo presenta menos dificultades que en la red de 

acceso ya que habitualmente se dispone de capacidades de transmisión elevadas. 

El problema se reduce, básicamente, a dar un tratamiento prioritario a los servicios 

con requisitos de retardo más prioritario.

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En UMTS se definen cuatro clases de tráfico, desde el punto de vista de QoS y 

atendiendo al criterio de su tolerancia al retardo:

• Conversacional: comunicaciones de audio y vídeo en tiempo real entre perso-

nas. Retardo de extremo a extremo muy reducido para no perder la sensación 

de interactividad.

• Streaming: aplicaciones de descarga de contenidos multimedia (audio y video-

clips) para su reproducción on-line, con una sensación que, sin serlo, se aproxi-

ma a la del tiempo real. El hecho de que sea unidireccional permite el uso de 

buffers para retrasar su inicio y absorber así las fluctuaciones del retardo.

• Interactivo: aplicaciones de acceso remoto a información en la modalidad on-

line, donde el usuario envía peticiones hacia el equipo remoto en espera que las 

respuestas lleguen en un tiempo relativamente reducido. Ejemplos son la nave-

gación web, consultas a bases de datos o acceso remoto (telnet).

• “Background” (diferible): da cabida a un gran número de aplicaciones en los 

que el usuario no exige respuesta inmediata por parte de la red, admitiendo re-

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tardos que oscilan entre unos pocos segundos e incluso varios minutos. Ejem-

plos son el e-mail y la descarga de archivos.

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La caracterización de los requisitos de QoS de los servicios portadores UMTS se 

concreta en base a un conjunto de atributos definidos es la especificación, que tam-

bién indica el rango de valores permitido para cada atributo. No todos los atributos 

son aplicables a todos los tipos de tráfico.

Los atributos definidos son: Tasa de bit máxima; Entrega ordenada; Tamaño máxi-

mo de SDU;   Información de formato de SDU; Ratio de SDU erróneos; Ratio de 

error de bit residual; Entrega de SDU erróneas; Retardo de transferencia; Tasa de 

bit garantizada; Prioridad de tráfico; Prioridad de asignación/retención.

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En la especificación TS 23.107 (Funciones de gestión de QoS en UMTS) se identifi-

can de manera genérica las funciones de gestión de QoS a proporcionar en una red 

UMTS, así como su posible ubicación. Hay funciones de QoS definidas tanto en el 

plano de usuario como en el plano de control. En la práctica, la arquitectura de QoS 

definida por el 3GPP constituye un simple marco de referencia, dejando libertad ab-

soluta en lo relativo a cómo y dónde se realizan las funciones, aspectos concreta-

dos entre operadores y fabricantes. 

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