Dimensionamiento del RAN UMTS

sal, posibilidades de integración de servicios y posibilidadesde suministro de contenido).Entre los diversos elementos de una red UMTS, la Red deAcceso Radio (RAN) es una parte importante de la inversióndel operador (Figura 1). De aquí que el operador espereque su interlocutor (suministrador) le proponga una solu-ción RAN a un coste razonable.Este artículo muestra lo que diferencia al UMTS del SistemaGlobal de Comunicaciones Móviles (GSM) y las principalesetapas implicadas en el dimensionamiento de una red deacceso radio UMTS.

¿En qué es diferente el UMTS del GSM?

El UMTS utiliza tecnologías diferentes de las de GSM, y estoafecta directamente al dimensionamiento del RAN UMTS.Las principales diferencias son:

• Nueva técnica de acceso múltiple: Acceso Múltiple deReparto de Códigos en Banda Ancha (W-CDMA).

• Entorno de tráfico de servicio múltiple.• Modo de Transferencia Asíncrona (ATM) como transpor-

te en RAN (Versión R'99 de las normas UMTS).

Una nueva técnica de acceso múltipleUno de los aspectos esenciales en lasredes celulares es la técnica de accesomúltiple adoptada para la interfaz radioentre el equipo de usuario y el Nodo B.La técnica elegida debe dividir de mane-ra óptima el espectro radioeléctrico dis-ponible (MHz) en un cierto número decanales y definir como estos canales sonasignados a los números usuarios (abo-nados que acceden a la red).El W-CDMA ha sido escogido en razónde las limitaciones de la interfaz radioUMTS: caudal variable de bits, calidadde servicio variable (QoS), etc.Para ilustrar esta técnica, se puedeimaginar una reunión importante. Con-sideremos una gran sala con cierto

Dimensionamiento de la red de acceso radio UMTS

Introducción

En los últimos meses, el mundo de las telecomunicacionesmóviles ha entrado en la "era UMTS". Los gobiernos handefinido el número de licencias UMTS (Sistema Universal deTelecomunicaciones Móviles) a adjudicar de acuerdo con elmarco jurídico correspondiente. Los organismos de normali-zación ponen a punto las últimas versiones de las normas.Los organismos de reglamentación establecen los procedi-mientos de atribución de licencias UMTS (concursos com-parativos, subastas o mezcla de los dos). Para competir enlas licencias UMTS, los operadores crean importantes con-sorcios por medio de adquisiciones o de alianzas. Los sumi-nistradores de contenidos establecen y mejoran sus servi-cios móviles y sus gamas de aplicaciones. Los inversoresanalizan cuidadosamente la cadena de valor UMTS y los pla-nes asociados de negocios. Los suministradores optimizansus soluciones (momento de mercado, características técni-cas, salida comercial, etc.). La prensa no para de hablar delas posibilidades de UMTS, suscitando el interés de los usua-rios por el sistema.Los operadores que ya tienen una licencia UMTS o son can-didatos a ella buscan interlocutores seguros, capaces desuministrar soluciones UMTS de extremo a extremo (termi-nales de usuario, red de acceso radio, redes de base y dor-

H. Ramzi

Una metodología de dimensionamiento de

servicio múltiple es esencial para proponer a

los operadores una solución económica de red

de acceso radio

Revista de Telecomunicaciones de Alcatel - 1er Trimestre 2001 Dimensionamiento de la red de acceso radio UMTS55

NodoB

NodoB

NodoBNodoB

NodoB

NodoB

NodoB

RNC

RNC

Red de AccesoRadio

Iu-b

Iu-r

Iu

Internet

RedBase

RDSI

Fig. 1 Red de Acceso Radio UMTS

rios simultáneos) está limitada por el nivel de ruido en lasala (celda). En consecuencia, el W-CDMA es una técnicalimitada por el ruido.Conforme aumenta el número de invitados, los invitadosdeben aproximarse al traductor para ser oídos o debenhablar más alto. Por consiguiente, los invitados que seencuentran en la periferia de la sala no son servidos por lacelda. Sin embargo, si los invitados comienzan a hablar másfuerte el ruido continúa aumentando. Es necesaria una dis-ciplina rigurosa en el interior de la sala para resolver esteproblema. El traductor (Nodo B) solventa el problema deruido requiriendo a cada individuo que hable los suficiente-mente alto para ser oído, pero no más alto. Se deduce que laoperación del sistema W-CDMA requiere un control depotencia.Como la señal útil es transportada en una banda de frecuen-cias ancha (5 MHz), dos de los trayectos múltiples puedenser "fácilmente" distinguidos y combinados por los recepto-res (diversidad de frecuencia propia del W-CDMA). Esto esefectuado por un receptor Rake. Como dos celdas adyacen-tes pueden utilizar la misma portadora, es posible conectarsimultáneamente un equipo de usuario a dos Nodos B parabeneficiarse de la diversidad de los dos trayectos. El W-CDMA permite la transferencia entre celdas.

De aquí, que sea necesario un equilibrio de potencia W-CDMA específico.

número de invitados que quieren conversar simultánea-mente por medio de un "super-traductor" que está enmedio de la sala. Cada invitado se expresa en su propia len-gua con el super-traductor (Figura 2). La sala correspon-de a la zona de cobertura de una celda; los invitadoscorresponden a los equipos de usuarios en la celda; el tra-ductor corresponde al Nodo B, y cada lengua correspondea un código dado.Cada persona percibe las otras conversaciones como ruido,el cual no deberá causar más que una ligera elevación en el"ruido de fondo" o nivel de interferencia. Esto se hace por el"espaciado" de las señales transmitidas, utilizando técnicasde espaciado de secuencia directa, tal como W-CDMA.Conforme entran más invitados en la sala (equipos de usua-rio) la sala se hace más ruidosa. El traductor (Nodo B) per-cibe más ruido, y también los otros invitados. Finalmente, elnivel de ruido aumenta hasta el punto de interferir las con-versaciones. Así, la capacidad del sistema (número de usua-


SuperTraductor

Fig. 2 Cocktail party

Oficina móvil• Correo E• Agenda• Internet/Intranet• Aplicaciones colectivas• Acceso Base de Datos

Aplicación vertical• Gestión de tráfico• Automatización• Bifurcaciones móviles • Salud

Directorios• Páginas amarillas/blancas• Directorios internacionales• Servicios de operador

Transporte• Catálogo• Reserva

Noticias(general/específicas)• Internacionales/Nacionales• Locales• Deportes• Tiempo• Sorteos• Finanzas• Cotizaciones• Tipo de cambio

Localización de servicios• Condiciones de tráfico• Itinerarios• Restaurante, circo, formación...• Aparcamientos, ATM...

Always-on Media

Comercio móvil

Físico• Tiendas• Alimentación

Música• Archivos de música cartuchos de vídeo

Ocio• Juegos (concursos)• Coleccionar• Tocar• Horóscopo• Biografía

No físico• Banca• Entradas• Subastas• Mejor precio

Fig. 3 Servicios de usuarios UMTS típicos

• WCDMA es un sistema limitador de ruidos

• La cobertura depende de la cantidad de tráfico en la celda

• No es necesaria planificación de frecuencias (los usuarios son diferenciados por códigos)

• Diversidad de trayectos (conocida por macrodiversidad) gracias a la transferencia entre celdas

Tabla 1 Principales características de WCDMA que afectanel diseño

es utilizado para la red de acceso radio. Es pues preciso con-siderar los caudales superiores propios de ATM cuando seevalúa la capacidad del enlace sobre las interfaces lu-b, lu-r,lu-cs y lu-ps. Se deben también considerar las propias capa-cidades de concentración de los Circuitos Virtuales/CaminosVirtuales (VC/VP) de una red de transporte ATM cuando sediseña la topología de la red de transmisión.Es preciso notar que la interfaz lu-r es una interfaz nueva,que no existe en el GSM. Esta interfaz permite la transfe-rencia entre celdas entre dos Nodos Bs "adyacentes" gestio-nados por dos Controladores de Red Radio (RNC) diferen-tes, como se muestra en la Figura 1.

Por esto es necesaria una nueva arquitectura de RAN.

Dimensionamiento de RAN UMTS: Metodología

El dimensionamiento de una red de acceso radio consisteen:

• Estimar el número y la configuración de los diferentes ele-mentos de red necesarios para proporcionar un serviciomóvil en una región dada (a nivel nacional o regional),efectuándose su despliegue en varias fases (por ejemplo,5 años).

• Proponer una topología de RAN.

Una combinación de estos dos aspectos conducirá a unasolución económica, como se muestra en la Figura 4.

Datos de partidaPara cada fase del plan de despliegue, se requieren trestipos de datos de entrada:

Cobertura• Regiones a cubrir (por ejemplo, zonas con más de 500.000

habitantes).• División de la región en subzonas (por ejemplo, empresa-

riales, residenciales).• Identificación de la clase de cada subzona (por ejemplo,

urbana densa, urbana, suburbana, rural). Esto influye

Restricciones de tráfico y QoS diferentes:entorno de servicio múltipleEl UMTS permitirá a los abonados accedera una gran variedad de servicios y de apli-caciones que se pueden agrupar en tresgrandes categorías: aplicaciones de cone-xión permanente, aplicaciones de media yaplicaciones de comercio móvil, como semuestra en la Figura 3.

Cada servicio requiere un caudal mínimopara asegurar la calidad del servicio queproporciona al usuario (humano o máqui-na). Sin embargo, estos servicios sontransportados sobre el RAN en un conjun-to normalizado de servicios soporte. Undispositivo típico de caudal de bits (paraser suministrado por FDD/W-CDMA) es elsiguiente:

• Caudal múltiple adaptado (AMR) conversación (4,75 a12,2 kbit/s) - 12,2 kbit/s en conmutación de circuitos.

• 64 kbit/s en tiempo real (conmutación de circuitos) - 64kbit/s en tiempo diferido (conmutación de paquetes).

• 128 kbit/s en tiempo real y 144 kbit/s en tiempo real (con-mutación de circuitos) - 144 kbit/s en tiempo diferido(conmutación de paquetes).

• 384 kbit/s en tiempo real (conmutación de circuitos) - 384kbit/s en tiempo diferido (conmutación de paquetes).

El caudal no es el único criterio de apreciación por el usua-rio de la calidad del servicio suministrado. Existen otrosparámetros, como la demora máxima y el porcentaje deerrores en los datos (porcentajes de errores en los bits, por-centajes de errores en los bloques, porcentaje de desapari-ción de tramas). A este respecto, los servicios también seclasifican en:

• Conversacionales: muy sensibles a los retardos, simétricos.• De caudal continuo: sensibles a los retardos, muy asimé-

tricos.• Interactivos: sensibles a los tiempos de ida y retorno, asi-

métricos.• De fondo: La mayor parte insensible a los retardos, asi-

métricos.

De aquí, la necesidad de un modelo de tráfico de serviciomúltiple.

Diferentes tecnologías de transporte: transporte ATM (VersiónR'99)Como consecuencia del entorno de servicio múltiple, losenlaces entre los elementos de red deben ser "conductos" deservicio múltiple que soporten caudales variables de bits ycapaces de soportar QoS variables. La versión R'99 de lasnormas UMTS parte del principio de que el transporte ATM


DiseñoRAN

INPUTS :Requerimientos de operadores/reguladores en términos de: • Cobertura• Tráfico • QoS

CATÁLOGO ALCATEL• Familia Evolium™ • Productos Litespan• Productos DSLAM • Soluciones Acceso Radio en Banda Ancha• Productos Optinex™ • etc.

OUTPUTS : Una Solución de Red de Acceso Radio • Nodo B: Número y configuración• RNC: Número y configuración• Capacidad enlace transmisión• Arquitectura: topología

Fig. 4 Dimensionamiento de RAN

• Conjunto de velocidades de bit: AMR (4.75 a 12.2 kbit/s); 64 kbit/s, 144 kbit/s, 384 kbit/s.

• Circuito conmutado y paquete conmutado.

• Asimetría entre velocidades ascendentes y descendentes.

• QoS variable: rendimiento, máximo rendimiento, probabilidad de bloqueo, retraso máximo.

Tabla 2 Características principales del entorno de serviciomúltiple

• Inherent overheads

• VC/VP grooming capabilities

Tabla 3 Características principales de ATM...(?)

principio de dimensionado del Nodo B, el cual se aplicaindependientemente al enlace ascendente (equipo de usua-rio a Nodo B) y al enlace descendente (Nodo B a equipo deusuario).El análisis del enlace ascendente comprende las siguientesetapas:

• Etapa 1: Escoger una portadora de celda típica R0, lo queda el área de la celda.

• Etapa 2: Estimar el tráfico medio captado dentro del áreade la celda basado en las entradas de tráfico.

• Etapa 3: Determinar el número de canales simultáneos(códigos) necesarios para dirigir el tráfico de punta porservicio, lo cual conduce al número de canales requeridospara soportar el tráfico de pico mixto. La Figura 6 ilustrael problema.

• Etapa 4: Se utiliza un método estadístico para calcular elaumento global de ruido generado por este tráfico mixto.

• Etapa 5: El aumento global de ruido es aplicado para elequilibrio de la potencia de servicio múltiple, que se utili-za para determinar la Pérdida Máxima Admisible delTrayecto (MAPL) o atenuación. El equilibrio de potenciatiene en cuenta las realizaciones de los productos emplea-

directamente en las condiciones depropagación.

Tráfico• Disponibilidad de espectro (por ejem-

plo, 3x15 MHz)• Densidad de abonados por subzona

(por ejemplo, 500 abonados por Km2)• Perfil de los abonados.

Calidad de servicio• Probabilidad de cobertura (por ejem-

plo, 95% de probabilidad de que laintensidad de la señal recibida en lacelda sea superior a un cierto umbral).

• Probabilidad de bloqueo, demora máxi-ma, caudal mínimo.

• Nivel de servicio por subzona (porejemplo, alcance de la cobertura inte-rior en una subzona urbana densa, esdecir, servicio móvil que puede ser proporcionado en unasala de reunión sin ventanas).

ProcesoUna vez que las informaciones anteriores han sido reunidaspara una fase y una subzona dadas, puede comenzar el pro-ceso de determinar el número y configuración de los dife-rentes elementos de red, utilizando el procedimiento resu-mido a continuación.

Dimensionamiento del Nodo BEl dimensionamiento del Nodo B tiene por objeto determi-nar:

• El alcance de la celda;• El número de portadoras por sector;• La capacidad requerida de banda de base común.

La cobertura y la capacidad están estrechamente ligadascuando se utiliza W-CDMA. Por consiguiente, el proceso dedimensionamiento del Nodo B deberá tener en cuentasimultáneamente la cobertura y la capacidad, así como eltráfico mixto de servicio múltiple. La Figura 5 muestra el


Cellcount

Proceso interactivo hasta convergencia

Tráfico mixtomultiservicio

Canales simultáneosrequeridos Celda

Númerosoperadorespor sector

Análisistráfico

AnálisisWCDMA

Fig. 5 Proceso de dimensionado del Nodo B

Canal interface aire

Videoconferencia,SMS, compra on line,navegación Web,transferencia ficheros, juegointeractivo

Hora ocupada

Tráfico medioNúmerode recursosradio

Tráfico agregado

Pico tráfico = peor caso

Fig. 6 Número requerido de canales simultáneos

• Etapa 2: Basado en la entrada de tráfico, determinar eltráfico medio captado dentro del área de esta celda.

• Etapa 3: Determinar el número de canales simultáneos(códigos) requeridos para dirigir el tráfico de punta paracada servicio.

• Etapa 4: Calcular la potencia media necesaria para unusuario de cada servicio.

• Etapa 5: Basado en el conocimiento de la distribuciónuniforme de equipos de usuario en el área de la celda (cono sin transferencia entre celdas), utilizar un método esta-

dos (por ejemplo, potencia emitida,atenuación del cable de antena,ganancia de la antena, sensibilidad) yla degradación del enlace radio (ate-nuación de propagación, efectos desombra, efectos de trayectos múlti-ples) para el cálculo de la MAPL,como se muestra en la Figura 7.

• Etapa 5 bis: Un modelo de propaga-ción (Okumura-Hata o Walfish-Ikegami) que tiene en cuenta las res-tricciones de la subzona, es aplicadopara calcular el alcance de la celda. Elresultado del cálculo es utilizado paradeterminar el área del sitio cubiertapor el Nodo B, teniendo en cuenta lasrestricciones de QoS, lo cual da elalcance de la celda calculada y el áreade la celda.

• Etapa 6: Continuar la reiteración hastaque el alcance de la celda calculadasea igual al alcance de la celda escogi-do al principio.

• Etapa 7: Comprobar que la carga de la celda (es decir, elaumento de ruido) es inferior a un cierto nivel. Si no, aña-dir una nueva portadora para dividir el tráfico.

El análisis del enlace ascendente comprende las etapassiguientes:

• Etapa 1: Escoger una portadora de celda típica, lo que dael área de la celda.


BS

Degradación trayectoriaradio: atenuación, sombreado,

multitrayectoria

Ganancia antena

Sensibilidad

Sensibilidad

Fig. 7 Equilibrio de potencia

Fig. 8 Copias de la pantalla del instrumento de dimensionado de radio UMTS de Alcatel

etc.). Los estudios RNP son enfocados generalmente sobreobjetivos de zonas clave ("puntos calientes") y son efectuadosantes de la busca o adquisición de sitios. Pueden ser conside-rados tanto los nuevos sitios como los sitios existentes GSM.Estos estudios pueden ser realizados utilizando un instrumen-to RNP especializado. Deberá mencionarse que en el GSM, losestudios RNP especializado. Deberá mencionarse que en elGSM, los estudios RNP son enfocados principalmente en lapredicción de la zona de cobertura. Sin embargo, en el caso dela UMTS, los estudios RNP consideran no solamente la cober-tura sino también el análisis del aumento de ruido, la planifi-cación de la capacidad, las zonas de transferencia entre cel-das, etc. como se muestra en la Figura 9.

Dimensionamiento del RNCEl dimensionado del RNC está, en gran medida, condiciona-do por sus características. Las que influyen en el procesoson las siguientes:

• Limitaciones de tráfico, es decir, el caudal máximo porRNC:- Caudal máximo en conmutación de circuitos (Erlangs);- Caudal máximo en conmutación de paquetes (Mbit/s)

• Limitaciones de gestión, es decir, el número máximo deNodos B gestionados por un RNC.

dístico para determinar el aumento de potencia transmiti-da por el Nodo B correspondiente al tráfico mixto.

• Etapa 6: El aumento de potencia transmitida por el NodoB es aplicado a equilibrar la potencia de servicio múltiple,la cual es utilizada para determinar el MAPL y de aquí elalcance de la celda.

• Etapa 7: La reiteración se continúa hasta que el alcancede la celda escogida al principio conduzca a la potencia deemisión máxima del Nodo B.

Habiendo calculado los alcances de las celdas para los enlacesascendente y descendente, se escoge el enlace más limitativo.A continuación se repite el análisis para el enlace no limitati-vo (ascendente o descendente) teniendo en cuenta el alcan-ce de la celda seleccionada (es decir, disminuyendo la poten-cia de emisión del Nodo B). En resumen, la metodología dedimensionado del Nodo B desarrollado por Alcatel, implica:

• Análisis coherente del tráfico de servicio múltiple.• Método estadístico para determinar el aumento de ruido

en el enlace ascendente y la potencia emitida en el enlacedescendente.

• Análisis coherente del balance de potencia de serviciomúltiple.

• No asumir a priori supuestos sobre el enlace limitativo(ascendente o descendente), ni sobre la cobertura nisobre la capacidad.

• Un alcance de celda completo para todos los servicios, ase-gurando una cobertura continua para todos los servicios.

La Figura 8 muestra algunas pantallas del instrumento dedimensionado de la radio UMTS de Alcatel.

Estudio de planificación de la red de radioDespués de haber dimensionado el Nodo B, el próximo pasoes proceder al estudio de Planificación de la Red Radio (RNP).Esto requiere datos precisos (bases de datos RNP) relativos ala zona que está siendo estudiada, incluyendo informacionestopográficas y morfológicas (zona urbana, suburbana, rural,


Hasta

Base Datos Predicción cobertura

Mapa tráfico Cobertura piloto Soft handover areas

Fig. 9 Copias de la pantalla del instrumento de planificación de la red radio

Calculado por medio de unenfoque analítico

FactorATM

TráficoO&M

30%

Rendimientototal

Tráficoaverage

Handoversuave

Pico detráfico

Factorseñalización

Fig. 10 Dimensionado Iu-b

Dimensionado de interfaces

Interfaz lu-bSe dimensiona la interfaz lu-b calculando la capacidad del"conducto" que proviene del Nodo B. Este conducto debetransportar:

• El pico de tráfico de usuario (concentrado), incluyendo eltráfico de transferencia entre celdas;

• Los subcaudales para el ATM y la Capa de Adaptación(AAL) al ATM, la señalización y funcionamiento y el man-tenimiento (E&M).

• Limitaciones de conexión, es decir, elnúmero máximo de conexiones a lasinterfaces lu-b, lu y lu-r.

El límite de tráfico para un RNC dado esun compromiso entre el caudal de con-mutación de circuitos y de conmutaciónde paquetes.El dimensionado del RNC comprende lascinco etapas siguientes:

• Etapa 1: El dimensionado del Nodo Bdetermina el número total de NodosB para la zona objetivo. Basado en larestricción de la limitación de ges-tión, es posible calcular el númeromínimo de RNCs necesarios para ges-tionar los Nodos B (número de NodosB+ número máximo de Nodos B porRNC). Este número es designado porNR1.

• Etapa 2: A partir de los supuestos detráfico medio previstos en la entrada yde las restricciones de limitación detráfico, se puede determinar el númeromínimo de RNC necesarios para mane-jar el tráfico medio (NR2med).

• Etapa 3: conociendo el tráfico mediopor RNC, se puede calcular el pico detráfico a ser manejado por RNC (fun-ción de distribución estadística). Esimportante verificar que la capacidadde tráfico del RNC, que está siendoconsiderada, sea suficiente para con-ducir este pico de tráfico. Si no, seaumenta NR2med o se considera unaconfiguración mayor, y se calcula unnuevo tráfico de punta por el RNC.

• Etapa 4: El número de RNC requeridoes NR; se selecciona el máximo de NR1y NR2pico.

• Etapa 5: Conociendo el pico de tráficode usuario por el RNC, es posible cal-cular el tráfico global entrante en lainterfaz lu-b (numero de STM-ls), asícomo el tráfico global saliente en lasinterfaces lu-cs, lu-ps y lu-r (ver apar-tado siguiente). Después, se verificanpor última vez las restricciones de limi-tación de conexión.


FactorATM

RendimientototalI y I

Dimensiona-miento RNC

Pico detráfico

porRNC

Factorseñalización

u-cs u-ps

Fig. 11 Dimensionado de Iu-cs y Iu-ps

NodoB

BTS

BTS

NodoB Nodo

B

NodoB

NodoB

RNC

BSC

RedTransmisión

(SDH óptico/radio)

Fig. 12 Multiplexado de tráfico GSM y UMTS en un nodo SDH

NodoB

BTS

BTSNodo

B NodoB

NodoB

NodoB

NodoB

RNC

BSC

RedTransmisión

(SDH óptico/radio)

Fig. 13 Concentración ATM de tráfico GSM y UMTS

Este proceso comporta dos etapas:

• Etapa 1: Alcatel ha desarrollado unmétodo analítico para determinar elpico de tráfico global a nivel del NodoB. Este método requiere los siguientesparámetros de entrada: número deusuarios del servicio i (activos o no),caudal de canal para el servicio i, inter-valo entre llegadas durante una sesiónpara el servicio i, duración de la sesiónpara el servicio i; factor de actividadpara el servicio i; y porcentaje de usua-rios en transferencia entre celdas.

• Etapa 2: Los subcaudales ATM/AAL deseñalización y de E&M son entoncesañadidos al pico de tráfico calculadoen la etapa 1 (Figura 10).

Interfaces lu-cs y lu-psEl proceso de dimensionado de lasinterfaces lu-cs y lu-ps calcula el sub-caudal de pico de usuario para amboscaudales de tráfico de conmutación decircuitos y de conmutación de paquetes.Se puede pues determinar los subcau-dales agregados de estos dos caudales(lu-cs y lu-ps) añadiendo los subcauda-les ATM/AAL de señalización y de E&M(Figura 11).

Interfaz lu-rLa interfaz lu-r conduce el tráfico genera-do por los usuarios en transferencia inter-celdas entre dos Nodos B y gestionadospor diferentes RNC. El tráfico de usuariolu-r es una parte del tráfico de usuario lu-b. Es preciso tener en cuenta los márge-nes correspondientes a los subcanalesATM/AAL y a la señalización, como parael dimensionado del lu. La capacidad totalnecesaria para la interfaz lu-r, es unaparte del tráfico de usuario lu total.

ArquitecturaEl fin de la "Arquitectura" es proponeruna topología global para la red de acce-so radio, es decir, para identificar losemplazamientos de las RNC, para definir el tipo de interco-nexión entre los Nodos B y el RNC (cadena, estrella, anillo),y si es necesario, para identificar los nodos de transmisión.Consideraremos aquí varias soluciones posibles de transmi-sión que tienen en cuenta el tráfico UMTS que proviene delos Nodos B y del tráfico GMS que proviene de lasEstaciones de Transferencia de Base (BTS). Los nodos Bgeneran un caudal de las celdas ATM que es transportado enlas tramas de la Jerarquía Digital Plesiócrona (PDH) oJerarquía Digital Síncrona (SDH), mientras que el tráficovocal engendrado por los BTS es transpuesto en las tramasE1 estructuradas en canales (PDH).

Caso 1Tanto el tráfico GSM como el UMTS son multiplexados en unnodo SDH. El tráfico ATM generado por el Nodo B es con-


NodoB

BTS

BTS

NodoB Nodo

B

NodoB

NodoB

NodoB

RNC

BSC

RedTransmisión

(SDH óptico/radio)

Fig. 14 UMTS es concentrado en ATM, mientras GSM es multiplexado en SDH

NodoB

BTS

NodoB Nodo

B

NodoB

NodoB

RNC

BSC

RedTransmisión

(SDH óptico/radio)

Fig. 14b UMTS es concentrado en ATM, mientras GSM es multiplexado en SDH(optimizado)

No urbano Nodo B

Nodo B

Urbano

Nodo B

Rural

Nodotransmisión

Redprincipal

RNCRNC

4xE1

2xE11xE1

Fig. 15 Arquitectura RAN

Estas cifras son proporcionadas para ilustrar los tipos decaudales. Las cifras exactas se obtienen procediendo casopor caso.

ArquitecturaLa Figura 15 muestra una arquitectura típica de RAN.

Conclusión

El dimensionamiento es el primer paso en el diseño de unaRed de Acceso Radio UMTS. Es importante notar que esmuy diferente del dimensionado de una red GSM. Las carac-terísticas de la UMTS introducen una complejidad mayor yhacen más interesante el trabajo de los diseñadores de RAN.Con objeto de proponer una solución RAN interesante a sussocios, Alcatel ha desarrollado una metodología innovadorade dimensionado de servicio múltiple, la cual direcciona lascaracterísticas específicas de la UMTS.Los parámetros técnicos implicados en esta metodología, asícomo su proceso, son mejorados regularmente basados en lareacción desde simulaciones y pruebas de campo conjuntade Alcatel-Fujitsu. ■

ducido sobre PDH o SDH y multiplexado junto con el tráficoGSM que proviene de los BTS en un nodo SDH (ej.Multiplexor de extracción/inserción, ADM). Los caudalesconcentrados (SDH VC) son conducidos de forma transpa-rente sobre la dorsal de transmisión SDH (Figura 12).Esta arquitectura es recomendada si ya existen nodos SDHen la red en el Punto de Concentración (POC), y si el tráfi-co UMTS global en este punto es muy bajo (<30 x E1) y norequiere concentración alguna de ATM.

Caso 2Los tráficos GSM y UMTS son concentrados en un conmuta-dor ATM. El tráfico GSM adaptado en AAL-1 (emulación decircuito) y encapsulado en las celdas ATM, es concentradojunto con el tráfico UMTS generado por los Nodos B en unconmutador ATM. El caudal concentrado es entonces condu-cido en la dorsal de transporte. Esto disminuye el ancho debanda requerido en la dorsal de transmisión (Figura 13).Esta arquitectura es recomendada si ya existen nodos SDH,si el tráfico UMTS es muy alto y si solamente es moderado eltráfico GSM (algunos E1). Se hace obligatoria si el dorsal detransporte existente no puede soportar el nuevo tráfico"entrante" UMTS sin aumentar la capacidad.

Caso 3El tráfico UMTS (ATM) se concentra en un conmutadorATM, mientras que el tráfico GSM es multiplexado en unnodo SDH. El caudal ATM agregado es entonces multiplexa-do en un nodo SDH junto con el tráfico GSM (Figura 14).Esta arquitectura es recomendada si ya existen nodos SDH,si el tráfico UMTS es muy alto, y si el tráfico GSM tambiénes muy alto. No se precisa ingeniería para el tráfico GSM eneste caso. El tráfico GSM es tratado independientemente.La Figura 14b muestra una realización optimizada de estecaso, basada en el O-MSN Alcatel (Nodo MultiservicioOptinexTM). Un conmutador ATM - cuadro IP/SDH/ATM(ISA) - se integra en el nodo SDH y se efectúa un multiple-xado SDH interno (sin cableado exterior).

Resultados del dimensionamiento de un RAN

Supongamos que la zona a cubrir está constituida en tressubzonas - urbana, suburbana y rural - y que la realizacióndebe ser efectuada en tres fases. Las Tablas 4 a 6 exponenlos resultados del dimensionado RAN en esta zona.


Urbana

Suburbana

Rural

Fase 1 Fase 2 Fase 3

S333

S222

S111

S222

S111

01

0

0

10

0

20

0

S333

S222

S111

S222

S111

01

0

6

4

0

30

0

S333

S222

S111

S222

S111

01

8

6

4

10

20

12

Tabla 4 Resultados del Nodo B mostrando el número yconfiguración de elementos de red en el RAN

* Cifras acumuladasS333 Sitio sector tres con tres portadoras por sectorS222 Sitio sector tres con dos portadoras por sectorS111 Sitio sector tres con una portadora por sectorO1 Sitio omnidireccional con una portadoraLas cifras marcadas indican sitios mejorados (portadora adicional) de la faseprevia

Fase 1 Fase 2 Fase 3

RNC grande

RNC medio

RNC pequeño

0

0

1

RNC grande

RNC medio

RNC pequeño

0

1

1

RNC grande

RNC medio

RNC pequeño

1

1

0

Tabla 5 Resultados de RNC mostrando al número y con-figuración de elementos de red en el RAN

Las cifras marcadas representan RNC mejorada (en capacidad)

Fase 1lu (lu-cs+lu-ps) Fase 2 Fase 3

BSC grande

BSC medio

BSC pequeño 30 Mbit/s

50 Mbit/s

30 Mbit/s

70 Mbit/s

50 Mbit/s

Tabla 6 Resultados interface RAM

Hani Ramzi es director de Diseño de la RedMóvil dentro de la División de ComunicacionesMóviles Alcatel en Velizy, Francia.

Bibliography

1. H. Biscéré: "RNC and UTRAN Interfaces dimensioning",Septiembre 2000.

2. Y. Dupuch: "UMTS Radio dimensioning rules", Septiem-bre 2000.

3. M. Bourguignon: "UTRAN Transmission network solu-tions", Noviembre 2000.

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