Tesis planifiación de una red 4G LTE

1

PLANIFICACIÓN DE UNA RED 4G

SERGIO OCTAVIO MANRIQUEZ LOPEZ

Profesor Guía Sr. Francisco Alonso Villalobos

RESUMEN

La alta latencia en las conexiones, la baja velocidad y deficientes prestaciones a los

usuarios de la red 3G, son algunos de los problemas actuales de las comunicaciones en el

país.

En este proyecto de titulación, se analiza cómo mediante la implementación de una red

de mayor capacidad 4G Long Term Evolution (LTE) se resuelve esta problemática. Esto

mediante el ofrecimiento de un mayor ancho de canal y mejores beneficios a los usuarios

chilenos quienes son los directos afectados por la mala calidad del actual servicio.

Uno de los resultados inmediatos con la puesta en marcha de esta nueva red es el

incremento del tráfico de cada uno de los usuarios pudiendo acceder a contenido de

mayor calidad y nuevos servicios de compras online, streaming de video, y redes sociales,

entre otros.

Por todo lo anterior, las compañías prestadoras de servicios telefónicos y de internet

podrán utilizar esta tecnología como una ventaja competitiva para la captación de nuevos

usuarios y para fidelizar sus propias carteras de clientes.

Para poder implementar esta tecnología de la mejor forma se plantea el uso de

femtoceldas y microceldas para lograr una óptima distribución de la señal a bajo costo y

con fácil implementación.

2

ÍNDICE

RESUMEN 1

ÍNDICE 2 ÍNDICE DE FIGURAS 5 ÍNDICE DE TABLAS 7 INTRODUCCIÓN 8 CAPÍTULO 1 9

PLANIFICACIÓN DE LA RED 9

1.1 Etapas de la Planificación de una red 9

1.2 Premisas 11

1.3 Cálculo de la cantidad de BS para cubrir un área dada 12 1.3.1 Capacidad Total 12 1.3.2 Cantidad requerida de Celdas 13

1.3.3 Cálculo de la cantidad máxima de usuarios que soporta una BS’s 13 1.3.4 Bandas de frecuencia DL y UL 15 1.3.5 Canales Prohibidos y el ancho de banda asociado 17

1.4 Selección del DL y UL 18 1.4.1 Sensibilidad del móvil LTE 18

1.4.2 Resumen del Link Budget para LTE 19 1.4.3 Cálculo de la cantidad de usuarios 20 1.4.4 Cálculo de la capacidad del DL y del UL 20

1.4.5 Cálculo de la cantidad de usuarios que puede soportar una BS. 21

1.4.6 Cantidad de usuarios 22 1.5 Cantidad de usuarios para VoIP. 23 1.5.1 Red de datos y VoIP 24

CAPÍTULO 2 26 PROCESO DE PLANIFICACIÓN PARA LA RED DE RADIO 26

2.1 Proyectos de Planificación de la red 26 2.2 Planificación de la organización de la red 27 2.3 Criterios de planificación y objetivos de la red. 28 2.4 Planificación de la red; los pasos del proceso 30 2.5 Planificación de 4G basada en OFDMA para la RAN 31

2.6 Radio UMTS de Acceso a redes. 31

2.7 Evolución a largo plazo RAN (E-UTRAN) 32

2.8 LTE - Red de acceso avanzado 33 2.9 Gestión de Recursos del Radio 4G 33 2.10 Resumen de OFDMA RRM 33 2.11 Programación de la trasmisión en tiempo y frecuencia 34 2.12 Modulación Adaptable y Codificación 35

2.13 Evitar interferencias 35 2.14 Técnicas de RRM para Multisalto en redes OFDMA 35 2.15 RAN avanzada para redes 4G 36

2.16 Arquitectura de la RAN avanzada para 4G 37

3

2.16.1 Análisis Claro Chile S.A 38

2.16.2 Análisis Entel S.A 39 2.16.3 Análisis Movistar S.A 40 2.17 Costos 42 CAPÍTULO 3 46 TRANSMISIÓN Y TRANSFERENCIA EN LA RED 46

3.1 Introducción 46 3.2 Plan maestro. 46 3.2.1 Algunos detalles de la planificación de la red. 47 3.3 Fundamentos de la Transmisión 47 3.3.1 Modulaciones 47

3.3.2 Flexibilidad del Espectro. 48 3.3.3 Flexibilidad en el Sistema dúplex. 48

3.3.4 Flexibilidad en la Frecuencia de banda de operación. 49 3.3.5 Flexibilidad del Ancho de banda. 50

3.3.6 Esquemas de Modulación. 51 3.4 Jerarquías Digitales – PDH y SDH 53

3.4.1 Jerarquía Digital Plesiócrona 53 3.4.2 Jerarquía Digital Síncrona 56 3.4.3 Ventajas de la SDH 57

3.4.4 El modelo de capas SDH 58 3.5 Analogía de la transmisión SDH 59

3.5.1 Contenedores 59

3.5.2 Grupos de contenedores 61

3.5.3 Concatenación 62 3.6 Elementos Multiplex SDH 63

3.6.1 Contenedores 63 3.6.2 Contenedores virtuales 64 3.6.3 Unidad Administrativa 64

3.6.4 Unidades Tributarias 64 3.6.5 Grupo de Unidad Administrativa 64

3.6.6 Multiplexación SDH 65 3.6.7 Caminos en el Multiplexación SDH 68 3.6.8 Orden superior de multiplexación SDH 68 CAPÍTULO 4 69 IMPLEMENTACIÓN DE MICROCELDAS 69

4.1 Introducción 69 4.2 Visión general del mercado 70

4.3 El reto de la industria 71 4.3.1 La capacidad es el principal motor 72 4.3.2 Cobertura: ¿Dónde se deben ubicar las microceldas? 73 4.3.3 El diseño físico y la instalación 73 4.3.4 La calidad del servicio 74 4.4 Tipos de solución de backhaul en microcelulas 75

4

4.5 Economía de la red de retorno de microcelulas. 78

4.5.1 Coste Total de Propiedad (TCO). 79 4.6 Visión de Cambridge Broadband Networks para el backhaul de microcelulas 82 CAPÍTULO 5 84 APLICACIÓN PRÁCTICA Y ANÁLISIS DE COSTO 84

5.1 El diseño para el despliegue físico de células pequeñas 84

5.2 Análisis de costos 86 5.3 Definición CapEx y OpEx [10] 87 5.3.1 CapEx (“Capital Expenditures”) 87 5.3.2 OpEx (“Operating Expenditures”) 87 5.4 Análisis de costos 87

CONCLUSIONES 89 BIBLIOGRAFÍA 91

5

ÍNDICE DE FIGURAS

Fig. 1.1 Proceso de planificación 9

Fig. 1.2 Fases de planificación 10 Fig. 1.3 Nomenclatura para el capítulo [3] 11 Fig. 1.4 Bandas de interes para FDD [3] 15

Fig. 1.5 Indicadores , , 16 Fig. 1.6 Canales prohibidos en LTE 17 Fig. 1.7 Diagrama de canales permitidos [3] 17 Fig. 1.8 Anchos de banda permitidos en cada banda de LTE 18 Fig. 1.9 Modulación en LTE [3] 19

Fig. 1.10 Cálculo Erlang-B 23 Fig. 1.11 Cálculo de cantidad de líneas para Erlang –B 25 Fig. 2.1 Planificación de la organización de instalación de la red de Radio [5] 27

Fig. 2.2 Pasos de la planificación de la red [5] 30 Fig. 2.3 Arquitectura RAN 3G [6] 31

Fig. 2.4 Arquitectura LTE RAN [6] 32 Fig. 2.5 Recursos de radio disponibles 33 Fig. 2.6 Potencial arquitectura en redes de 4G avanzadas [6] 37

Fig. 2.7 Densidad de antenas de los 3 operadores (Viña del Mar y Valparaíso) 42 Fig. 2.8 Posicionamiento de antenas y relé 42

Fig. 2.9 Ilustración de un método para estimar la estructura de costos 43 Fig. 2.10 Las relaciones de la longitud normalizada de enlaces. 44

Fig. 3.1 Tareas de la planificación de una red [7] 47 Fig. 3.2 (a) FDD vs. (b) TDD, enlace ascendente y descendente. [8] 48

Fig. 3.3 Estructura de la trama. [8] 49 Fig. 3.4 Actuales bandas 3GPP, con rojo principalmente para LTE. [8] 50 Fig. 3.5 Flexibilidad del espectro LTE. 51

Fig. 3.6 Constelaciones de modulación en LTE. 52 Fig. 3.7 Modulación adaptativa 52 Fig. 3.8 Estructura de la trama de un portador T1 55

Fig. 3.9 Resumen de las tasas de transferencia plesiócronas 56 Fig. 3.10 Arquitectura básica de SDH 59 Fig. 3.11 Modelo de capas SDH [7] 59 Fig. 3.12 Trama de transporte STM-1 60

Fig. 3.13 Contenedor ¡Error! Marcador no definido. Fig. 3.14 Contenedor con etiqueta 61 Fig. 3.15 Trama de transporte 61

Fig. 3.16 Grupo de contenedores 62 Fig. 3.17 Contenedores concatenados 63 Fig. 3.18 Contenedores con diferentes capacidades 65 Fig. 3.19 Contenedores virtuales con capacidades diferentes 65 Fig. 3.20 Unidad administrativa 66 Fig. 3.21 Unidad de grupo tributario 66 Fig. 3.22 Unidad de grupo administrativa. 67

6

Fig. 3.23 Generación de una señal STM-1 a partir de una señal de 2,048 Mbps 67

Fig. 3.24 Estructura de multiplexación sincrónica 68 Fig. 4.1 Backhaul conecta células pequeñas con un Punto de Presencia (PoP) [9] 71 Fig. 4.2 Requisitos para el backhaul de células pequeñas [9] 72 Fig. 4.3 Suministro de backhaul para las células pequeñas 73 Fig. 4.4 Comparación de los atributos clave de macrocélulas y microcelulas [9] 74

Fig. 4.5 Uso de un espectro adecuado por falta de línea de retorno de vista 76 Fig. 4.6 Topologías de redes de retorno 77 Fig. 4.7 Comparación de los costes de backhaul [9] 79 Fig. 4.8 El coste de células pequeñas por Mbps de tráfico en 5 años 81 Fig. 4.9 Cobertura al nivel de calle de la línea de visión 83

Fig. 5.1 Unidad pequeña de backhaul celular - flexible para desplegar [9] 84 Fig. 5.2 Ejemplo de pequeñas unidades de backhaul celular en Londres 85

Fig. 5.3 Instalación de microceldas sector bellavista en Valparaiso 85 Fig. 5.4 Mapa de ubicación de microceldas 86

7

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1-1 Parámetros necesarios para poder calcular la cantidad de BSs. 12

Tabla 1-2 Parámetros de la BS LTE 14 Tabla 1-3 Parámetros del móvil LTE 15 Tabla 1-4 Resumen de Link Budget 19 Tabla 1-5 Capacidades de acuerdo a la categoría 20 Tabla 1-6 Modulación versus DL y UL 20

Tabla 1-7 Consumo y factor de reventa para cada servicio 21 Tabla 1-8 Usuarios para cada servicio 22 Tabla 1-9 Estudio de mercado para Internet y VoIP 24

Tabla 1-10 Tráfico ofrecido y tráfico total 25 Tabla 2-1 Datos del Número de clientes para Claro S.A. 38 Tabla 2-2 Interpolación para los 5 próximos años 38

Tabla 2-3 Datos del Número de clientes para Entel S.A. 39 Tabla 2-4 Interpolación para los 5 próximos años 40 Tabla 2-5 Datos del Número de clientes para Movistar S.A. 40

Tabla 2-6 Interpolación para los 5 próximos años 41 Tabla 3-1 PHD para sistema Norte Americano 54

Tabla 3-2 PHD para Sistema Europeo 55

8

INTRODUCCIÓN

La tecnología avanza a un ritmo vertiginoso desde el año 1990 donde nació la

navegación en 2G, si bien fue un comienzo, sólo permitía un bajo ancho de banda, diez

años más tarde, se implementó la tecnología 3G aumentando la velocidad que permitía la

navegación 2G hasta 7,2 Mb/s. Finalmente, y siguiendo el progreso en el año 2008, se

comenzaron a realizar las primeras pruebas con las redes 4G [1].

El uso de datos inalámbricos continúa creciendo a un ritmo sin precedentes. Mientras

los smartphones como iPhone, BlackBerry y equipos con Android ya son comunes, las

tasas de penetración de los tablet también se incrementan rápidamente. La gran

tecnología disponible en los smarphone y tablet hace hoy en día que las aplicaciones de

video ejerzan una presión importantísima sobre la red inalámbrica donde se ha pasado de

un equipo básico que sólo permitía hacer y recibir llamados, a contar con un avance

tecnológico en el cual por medio de la red no sólo se transmite voz, sino que además

cubren otro tipo de servicios como correo electrónico, redes sociales, navegación por

internet, video llamadas (servicios multimedia) entre otros. Por esto último, se hace

indispensable el aumento en las tasas de subida y bajada de datos, también aprovechar de

mejor forma el espectro de radio, y finalmente con esto proveer de mayor capacidad y

calidad a los usuarios.

Todos los problemas que generan el rápido crecimiento de las tecnologías, poca

velocidad de internet, alta latencia (algo cotidiano en la navegación 3G), conocimientos

nuevos adquiridos por los usuarios, y el bajo ancho de canal de la telefonía móvil será

solucionado con las redes 4G.

Un gran beneficio que tiene la implementación de las redes de cuarta generación es

que los usuarios pueden estar conectados todo el tiempo y pueden hacer traspasos de

tecnologías cuando no exista cobertura en un determinado lugar o la intensidad de señal

sea muy leve. Esto gracias a que la interfaz de radio de cuarta generación pretende

integrar tecnologías tales como WIFI y Wimax. Al integrar estas tecnologías las

velocidades de trasmisión para LTE estarán alrededor de los 100Mbps como tasa de

bajada y 50Mbps como tasa de subida. Todo el flujo de información tanto de voz como de

datos será bajo protocolo IP. [2]

Es por lo explicado anteriormente que en el presente proyecto de título se analiza la

implementación de una red de cuarta generación LTE en Chile, analizando la

planificación de la instalación de la red, el trasporte de la información en la red y junto

con esto la implementación de una red de micro-celdas en Valparaíso, la distribución de

las antenas y los costos que implica la instalación de esta red.

9

CAPÍTULO 1

PLANIFICACIÓN DE LA RED

La planificación de la red es uno de los aspectos más importantes dentro de la

implementación de la tecnología 4G, en este capítulo se aborda todo lo necesario para

lograr una buena implementación de esta etapa de la puesta en marcha.

1.1 Etapas de la Planificación de una red

La planificación como tal se define como el planteamiento de objetivos dentro de

una tarea específica, viéndolo desde un punto de vista técnico dentro de la red de acceso

inalámbrico el objetivo es conectar a los usuarios, la red de transporte o transmisión que

permite llevar el tráfico de los usuarios al backbone de la red y la red central.

En cada caso, las metas a cumplir son diferentes y obedecen a visiones distintas,

tanto desde la perspectiva técnica como de mercado y financiera. En este proyecto de

titulación se verán los elementos fundamentales de la planificación de la red de acceso o

Radio Planning. En la Fig 1.1 se aprecian las 3 redes que se planifican dentro de este

proyecto de titulación.

Fig. 1.1 Proceso de planificación

10

Fig. 1.2 Fases de planificación

Cuando se busca en la literatura sobre el tema de planificación de redes de radio se

percata que no existe un consenso único ni sobre lo que es la planificación, ni tampoco

sobre las etapas del proceso. Se confunde planificación con diseño, con

dimensionamiento, a veces con la planificación de la capacidad, entre otros.

En este proyecto de titulación se va a dividir el proceso de planificación de radio

en cinco grandes etapas a saber: Fase de Preparación, Dimensionamiento, Detalles de la

misma, Verificación y Aceptación como se aprecia en la Fig. 1.2.

Como ya se ha mencionado, en la literatura se encuentran otras etapas del proceso

pero siempre, de una manera u otra, en todas las aquí propuestas se engloban las etapas

principales.

En realidad no existe un consenso sobre lo que es planificación, diseño y

dimensionamiento. Tal vez cálculo de capacidad y cobertura están más claros, pero

incluso existen también muchas definiciones al respecto.

11

1.2 Premisas

Para poder continuar con el análisis del dimensionamiento de la red, hay que tener

claro algunos parámetros de la red que se irán ocupando en el futuro. Entiéndase como

dimensionamiento de red a los parámetros necesarios para que la misma funcione de la

forma que el planificador desea.

Todos los usuarios comprarán el servicio de VoIP y el de acceso a Internet

El factor de reventa en VoIP es siempre 1, , 1

El factor de reventa para Internet residencial es variable y lo ajusta el operador

dependiendo de tipo de usuarios.

El factor de reventa para Internet empresarial es 1 ya que a las empresas se les

vende un CIR (Committed Information Rate), . Entiéndase por

factor de reventa a la cantidad de veces que se vende un mismo enlace de red a los

clientes de la compañía.

Junto con esto hay una serie de términos para abreviar cada una de las terminologías

que se ocuparan más a delante Fig. 1.3.

Fig. 1.3 Nomenclatura para el capítulo [3]

12

Tabla 1-1 Parámetros necesarios para poder calcular la cantidad de BSs.

Parámetro de Entrada Cómo Obtenerlo

Área de Cobertura en km2 Link Budget

Usuarios: Cantidad, Tipo, Perfil, Factor

de Reventa Información de Mercado

Consumo de los usuarios, Mbps Información de mercado

Área total a cubrir Información de mercado

Capacidad máxima de una BS A calcular, en función de la tecnología

El factor de utilización FU toma en cuenta el hecho de que las redes no se diseñan

para que la carga llegue a la capacidad total, sino que siempre se considera algo menor;

típicamente entre un 75% y 85 % de su capacidad. [3] Por lo tanto se diseña para que a lo

sumo la carga de la red sea igual a FU*CBS_MAX

1.3 Cálculo de la cantidad de BS para cubrir un área dada

En este escenario, se dispone de información de mercado con relación a la

cantidad, tipo y perfil de los usuarios que comprarían el servicio. Así que desde la

perspectiva del planificador, sólo interesa conocer esos datos. En la Tabla 1-1 se muestran

los parámetros que es necesario conocer para calcular la cantidad de BSs para cubrir un

área específica, también se indica la fuente de esos parámetros.

1.3.1 Capacidad Total

La capacidad total CUTIL en el área geográfica, Ec. (1-1), es la suma del consumo

total de los usuarios residenciales y de los empresariales y viene dada por:

∑

(1-1)

+

+

+

13

En el caso que se está analizando j=4 y los valores de i son:

i=1 VoIP residencial:

i=2 Acceso a internet residencial:

i=3 VoIP empresarial:

i=4 Acceso a internet empresarial:

1.3.2 Cantidad requerida de Celdas

La cantidad de celdas, NCELL, Ec. (1-2) [3], se calcula a través de:

= ceil(

) (1-2)

Donde ceil(x) aproxima x al próximo entero que sea superior a x. [3]

* ∑

(1-3)

• = Capacidad requerida de celdas.

•

Ahora es necesario comparar con

Si < FU* , entonces se puede usar un solo sector y la cantidad de BS es

igual a .

Si > se tienen tres opciones:

1. Sectorizar la celda

2. Activar otra portadora, si se tiene espectro

3. Reducir el área de cobertura de la BS reduciendo la potencia de transmisión, lo cual

aumenta la cantidad de celdas y se reduce .

1.3.3 Cálculo de la cantidad máxima de usuarios que soporta una BS’s

En este caso, se tiene una BS que tiene una capacidad máxima dada por

el fabricante y se quiere saber cuántos usuarios simultáneos soporta la BS.

14

Se dispone de la siguiente información:

Capacidad máxima de la BS : CBS_MAX

Área de cobertura de la BS : ABS

Capacidad de los usuarios de acuerdo a su modulación : Cmod

Donde mod=QPSK, 16QAM o 64QAM.

Se calcula la CTOT conociendo la CUTIL y el FU.

+

+

+

CBS_MAX=CTOT

Se despeja la cantidad de usuarios si sólo se tiene un tipo; por ejemplo residencial

o corporativo. Si hay N tipos de usuarios, necesariamente se debe conocer la cantidad

N-1 de ellos, a fin de poder despejar el restante de la relación anterior (Tabla 1-2 y Tabla

1-3.)

Tabla 1-2 Parámetros de la BS LTE

Parámetro Unidades Valor

Banda de trabajo LTE NA 1

Identificador de canal

(NDL, NUL NA (50, 18050)

Frecuencia de portadora

DL MHz 2115


UL MHz 1925

Ancho de Banda MHz 10

Potencia de transmisión

PTX dBm 41,46 (15W) [4]

Ganancia elemento

radiante dBi 15[4]

Antenas TX NA 2

Antenas RX NA 2

Sistema MIMO en el DL NA 2x2

Figura de ruido dB 5 [4]

Altura de la antena m 33

15

Tabla 1-3 Parámetros del móvil LTE

Parámetro Unidades Valor

Banda de trabajo LTE NA 1

Identificador de canal

(NDL, NUL NA (50, 18050)


DL MHz 2115


UL MHz 1925

Ancho de Banda MHz 10

Potencia de transmisión

PTX dBm 23 (200mW) [5]

Ganancia elemento

radiante dBi 0[4]

Antenas TX NA 1

Antenas RX NA 2

Ganancia por elementos

del arreglo dB 0

Sistema MIMO en el DL NA 2x2

Figura de ruido dB 9 [4]

Altura de la antena m 1.7

1.3.4 Bandas de frecuencia DL y UL

Dado que los fabricantes están construyendo soluciones para FDD, sólo interesan las

bandas 1 a 17 que se pueden apreciar en la Fig. 1.4.

Fig. 1.4 Bandas de interes para FDD [3]

16

La frecuencia de la portadora del DL y del UL se designa a través de un número

denominado E- UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number (EARFCN) en el

rango de 0-65535, es decir un número para designar cada canal en cada banda. El Raster

Channel es de 100 kHz en todos los canales. La relación entre EARFCN y la frecuencia

de la portadora en MHz viene dada por:

)

)

Por ejemplo, se fija y luego se calcula . Donde y son los números

que se asignan a los canales del DL y UL respectivamente, y , ,

se obtienen de la Fig. 1.5.

Los primeros 7, 15, 25, 50, 75 y 100 canales no se pueden usar para anchos de banda

de 1.4, 3, 5, 10, 15 y 20 MHz respectivamente. Ejemplo, los primeros 15 canales no se

pueden para anchos de banda de 3 MHz.

Los últimos 6, 14, 24, 49, 74 y 99 canales no se pueden usar para anchos de banda de

1.4, 3, 5, 10, 15 y 20 MHz respectivamente. Ejemplo, los últimos 14 canales no se pueden

usar para anchos de banda de 3 MHz

Las prohibiciones se establecen para garantizar que sólo se use el ancho de banda

asignado para que no exista interferencia con canales adyacentes.

Fig. 1.5 Indicadores , ,

17

Estas prohibiciones surgen del hecho de que al ubicar la portadora de los canales

extremos, se debe garantizar que el canal ocupe sólo una porción de ancho de banda

asignado y que su espectro no se desborde hacia los canales adyacentes que se encuentran

a ambos lados del canal de interés.

Por ejemplo, si se tiene un canal de 10 MHz de ancho de banda, su portadora en el

extremo inferior debe estar separada de la frecuencia mínima al menos en 5 MHz, que es

la mitad del ancho de banda.

Dado que el raster channel es de 0.1 MHz, 5/0.1=50, por lo que los primeros 50

canales (del 0 al 49) no pueden usarse.

En general, la cantidad de canales prohibidos es (BW/2)/0.1, el BW expresado en

MHz. Un procedimiento igual se aplica para el extremo superior.

1.3.5 Canales Prohibidos y el ancho de banda asociado

Con un ancho de banda de 10 MHz, que es lo más común debido a las canalizaciones

que han hecho las administraciones del espectro, no se pueden usar los primeros 50

canales, ni los últimos 49 canales, en cada una de las bandas. Entonces en la banda 1, sólo

se puede usar los canales del 50 al 548 para el DL, y del 18049 al 18548 para el UL Fig.

1.7. En la Fig. 1.6 se explican cuáles son los canales prohibidos por cada uno de los ancho

de banda.

Fig. 1.6 Canales prohibidos en LTE

Fig. 1.7 Diagrama de canales permitidos [3]

18

Fig. 1.8 Anchos de banda permitidos en cada banda de LTE

El diagrama anterior (Fig. 1.8) presenta el número de canales permitidos en la banda 1

de LTE para el DL y UL con 10 MHz de ancho de banda.

1.4 Selección del DL y UL

Se selecciona el canal 50 para el DL, lo cual resulta en el canal 18050 para el UL. Las

frecuencias de las respectivas portadoras son =2115 MHz y =1925 MHz, después

de aplicar las relaciones:

)

)

1.4.1 Sensibilidad del móvil LTE

La sensibilidad del móvil LTE depende directamente del tipo de modulación que se

ocupe Ec. (1-6):

)

(1-6)

19

Fig. 1.9 Modulación en LTE [3]

1.4.2 Resumen del Link Budget para LTE

En la tabla 1-4 se aprecia el recurso de la matriz tiempo-frecuencia.

Tabla 1-4 Resumen de Link Budget

Modulación

Distancia

mínima en

km

Distancia

máxima en

km

Área del

anillo

hexagonal de

cada

Modulación

Área total

en km2

% del área

total de

cada

Modulación

QPSK 0.834 1.9651 2.74 3.34

2 81.99

16 QAM 0.512 0.834 0.38 3.34

2

11.22

64 QAM NA 0.512 0.23 6.79

Nota 1: Este es el radio de cobertura de la celda

Nota 2: Esta área corresponde a un tercio del área total, ya que se están usando antenas

con un diagrama de radiación que cubre solo 120 grados.

Entonces el porcentaje de los recursos de la matriz tiempo-frecuencia llevará tantos bit

por símbolo como los de la modulación a la cual fue asignado (Tabla 1-4)

Ahora se sabe que QPSK le corresponde el 81.99% de los recursos, el 11.22% a

16QAM y el 6.79% le corresponde 64QAM. Sin embargo, esta partición está sometida a

la condición de que lo que se le asigne a cada modulación sea un submúltiplo de 50, que

es la cantidad de RBs, es decir bloques de 180kHz y duración de 1 ms.

20

1.4.3 Cálculo de la cantidad de usuarios

Como ya se ha mencionado, la cantidad de recursos disponible se asignarán a cada

modulación en función del área ocupada por cada una de ella. Al final la capacidad total

de la BS CBS_DATOS para datos de usuarios está definida de acuerdo a Ec. (1-5), junto con

esto la en la Tabla 1-5 se aprecian las categorías que existen de acuerdo a la capacidad de

transmisión.

(1-5)

Tabla 1-5 Capacidades de acuerdo a la categoría

Categoría UE

1 2 3 4 5

Máxima Velocidad de bajada 10 50 100 150 300

Máxima velocidad de subida 5 25 50 50 75

Numero de antenas receptoras requeridas 2 2 2 2 2

Numero de bajadas soportadas MIMO 1 2 2 2 4

Soporta modulación 64QAM para bajada si si si si si

Soporte modulación 64QAM para subida no no no no si

Requisitos relativos a memoria para el

procesamiento de la capa física (normalizado

a la categoría nivel 1)

1 4.9 4.9 7.3 14.6

1.4.4 Cálculo de la capacidad del DL y del UL

En la tabla 1-16 se aprecian las mediciones de la velocidad para cada una de las

modulaciones.

Tabla 1-6 Modulación versus DL y UL

Modulación DL UL

RBs Res1

Peak Rate

Mbps RBs REs

Peak Rate

Mbps

QPSK 41 5904 11.8 41 5904 11.8

16QAM 5 720 2.88 9 1296 5.184

64QAM 4 576 3.46 NA2 NA NA

TOTAL 50 7200 18.4 50 7200 16,98

21

Nota 1: Se sabe que cada 2 RB se tienen 144 Res disponibles para datos.

Nota 2: Los UE categoría 3 no soportan 64QAM en el UL. Entonces los Res que le

correspondían a 64 QAM se la asignan a 16 QAM.

Nota 3: Si se considera un multiplexaje espacial entonces el Peak Reate del DL es el

doble del indicado, es decir 36,8 Mbps

Estos resultados están basados en un sistema SISO, si consideramos un sistema MIMO

2x2 en el DL, la capacidad del DL será el doble, es decir 36,8 Mbps (Tabla 1-6). Con un

ancho de banda de 10 MHz se tienen, de acuerdo al estándar, 50 RBs.

Entonces a cada anillo de cobertura le debe corresponder un número entero de RB, de

manera tal que el total no supere los 50 RBs. Como la repartición no exacta hacemos

algunas aproximaciones, al final la suma debe dar exactamente 50 RBs.

La tabla 1-16 presenta los resultados obtenidos, incluyendo el Peak Rate. Es bueno

aclarar que el Peak Rate mostrado no es la capacidad total de la BS, es lo que se puede

dar en un momento dado suponiendo que los usuarios están distribuidos en la misma

proporción del área de cobertura de cada anillo, caso contrario se obtendrán resultados

diferentes. Por ejemplo, se supone que todos los usuarios están ubicados en el anillo de 64

QAM, en ese caso en el DL tendríamos una tasa pico de 43.2 Mbps=7200*6/1ms.

1.4.5 Cálculo de la cantidad de usuarios que puede soportar una BS.

De la tabla 1-16, se puede apreciar que la capacidad del DL y del UL es 18.4 Mbps y

16.98 Mbps, respectivamente. También es necesaria cierta información proveniente de los

estudios de mercado. A título de ejemplo se analizarán dos escenarios.

PRIMER ESCENARIO:

Corresponde a una red que sólo prestará servicios de VoIP y datos a clientes

residenciales. Y se quiere calcular la cantidad de usuarios a quiénes se les puede dar

servicio, conociendo de antemano la capacidad útil de la BS (Tabla 1-7).

Tabla 1-7 Consumo y factor de reventa para cada servicio

Servicio Tasa Kbps Factor de

Reventa % MIX

VoIP 10.69 1 50

Internet 512 40 100

SEGUNDO ESCENARIO:

Se trata de una red que prestaría servicio de voz y servicio de datos, tanto a usuarios

residenciales como a corporativos, y la información de mercado nos da la cantidad y el

perfil de cada tipo de usuarios, y se quiere calcular la capacidad que debe tener una BS

para cursar el tráfico ofrecido.

22

De la capacidad total CBS_MAX sólo se puede usar una cantidad igual a CUTIL=FU*

CBS_MAX, donde como ya se definió FU es el factor de utilización y lo vamos a considerar

igual al 85%, y obtenemos =15.64 Mbps.

En cuanto a los servicios residenciales tenemos lo siguiente:

En este caso se tienen dos tipos de servicios, VoIP y acceso a internet. Las

características de los servicios se resumen en la tabla, donde % MIX se refiere al

porcentaje del total que compra un servicio en particular.

El consumo del número de usuarios Ec. (1-6) viene dado por:

( ) (1-6)

1.4.6 Cantidad de usuarios

Lo que se quiere es que toda la capacidad útil de la BS se reparta entre los usuarios, así

tenemos que = y se obtiene según Ec. (1-7):

(1-7)

Evaluando se obtiene que = 30 usuarios. La cantidad de usuarios

simultáneos se obtiene multiplicando por el %MIX de cada servicio. Así se

logran los resultados siguientes (Tabla 1-8):

Tabla 1-8 Usuarios para cada servicio

Servicio

Cantidad

de usuarios

Nuser

%MIX

Cantidad de

usuarios

simultáneos

Aplicando

al reventa

VoIP 30 50 15 15

Acceso a internet 30 100 30 1200

Todos los servicios residenciales, de una manera u otra se revenden; es decir, que la

cantidad de usuarios a quienes se les vende el servicio es superior a la cantidad de

usuarios simultáneos, de otra forma el negocio no sería rentable.

En el caso del servicio de internet se aplica un factor de reventa FRVRES_INTER para el

cual no existe una metodología establecida, los operadores lo van monitoreando y

23

ajustando la carga de la red. Por ejemplo, si FRVRES_INTER=40, entonces se puede vender el

servicio de acceso a internet a 1200 clientes.

Por su parte, el servicio de voz sigue una óptica diferente a fin de considerar su

“reventa”. De hecho cuando se aplica le modelo de Erlang, se está aplicando un factor de

reventa; sin embargo, es un factor de reventa muy bien analizado y siguiendo un modelo.

Pero al fin y al cabo es una reventa, de lo contrario nunca habría congestión en la red

telefónica pero los costos serían elevadísimos.

1.5 Cantidad de usuarios para VoIP.

En VoIP no se puede aplicar la misma metodología del factor de reventa que se usó en

el servicio de acceso a internet, la única razón es que VoIP debe tener una cierta calidad

de servicio por ser en tiempo real y sensible a los retardos.

Típicamente el parámetro de calidad de servicio que se ha usado en las redes basadas

en conmutación de circuito, como la PSTN, es la probabilidad de bloque en la hora pico.

Si se quiere que VoIP tenga la misma QoS que la PSTN se debe entonces usar la misma

metodología de ésta.

Duración promedio de una llamada: 3 min que equivale a 50 mE

Probabilidad de bloqueo: 1% igual que en la PSTN

Cantidad de líneas telefónicas: equivale a la cantidad de usuarios simultáneos

Con los datos anteriores, el modelo de Erlang B da el tráfico total que se puede cursar.

Luego se divide el tráfico total entre el los 50mE se obtiene la cantidad de usuarios a

quienes se les puede vender el servicio.

Se aplica esta metodología al ejemplo. Si usamos una calculadora Erlang B de internet,

los resultados indican que con 15 líneas y P=0.01 se puede cursar un tráfico total de 8.1

Erlang, si cada usuario ofrece un tráfico de 50 mE, entonces se puede ofrecer servicio a

162 usuarios. Fig. 1.10

En resumen se puede vender el servicio de internet a 1200 clientes y el de VoIP a 162

clientes; y se tendran 30 usuarios concurrentes de internet y 15 de VoIP.

Fig. 1.10 Cálculo Erlang-B

24

1.5.1 Red de datos y VoIP

En este caso se vende un servicio de acceso a internet conjuntamente con VoIP, para

clientes residenciales y corporativos. A continuación, se muestra una serie de parámetros

obtenidos a partir de los estudios de mercado. Se requiere calcular la cantidad de RBs,

separación entre ellas y la capacidad que debe tener cada una.

El servicio de acceso a Internet residencial tiene como máximo 18000 usuarios, por lo

tanto la cantidad concurrente es 18000/40=450, si cada usuario consume 0.512 kbps,

entonces el servicio de acceso Internet residencial demanda una capacidad total de 230.4

Mbps.

El servicio de VoIP residencial también tiene 18000 usuarios, y esta es la cantidad que

debe resultar después de aplicar la metodología antes descrita que involucra el modelo de

Erlang B. Ec. (1-8):

(1-8)

(1-9)

Con este tráfico y la probabilidad de bloqueo se utiliza la calculadora Erlang B y se

obtiene la cantidad de líneas necesarias: 929 líneas.

Si cada línea con un CODEC AMR consume 10.241, el total del tráfico es:

Los usuarios residenciales ofrecen un tráfico de 239.913 Mbps.

Tabla 1-9 Estudio de mercado para Internet y VoIP

Superficie a cubrir: 45km2

Servicio Tasa Mbps Factor de

Reventa

Cantidad de

Cliente

Internet Residencial 0.512 40 18000

VoIP (AMR Full rate) 0.010241 2 18000

PYME Regular 1 1 100

PYME Premium 2 1 30

25

Fig. 1.11 Cálculo de cantidad de líneas para Erlang –B

Siguiendo un proceso similar, se obtiene que el tráfico ofrecido para los usuarios

corporativos es de 160 Mbps. La Tabla 1-10 muestra los resultados obtenidos. Una vez

que se tiene la capacidad total se puede calcular la densidad de datos, definida de la

siguiente manera (Fig. 1.11):

Tabla 1-10 Tráfico ofrecido y tráfico total

Resultados

CAPACIDAD RESIDENCIAL Mbps 239.91

CAPACIDAD COMERCIAL Mbps 160.00

CAPACIDAD TOTAL Mbps 399.91

DENSIDAD DE DATOS Mbps/Km2 8.89

(1-10)

Por lo tanto, la cantidad máxima que soporta cada base la se puede ver en la Ec. (1-11)

= 34,93Mbps (1-11)

26

CAPÍTULO 2

PROCESO DE PLANIFICACIÓN PARA LA RED DE RADIO

En este capítulo, se analiza el proceso de planificación de la red de radio, los

parámetros que se requieren para que la implementación de la red de cuarta generación

cumpla con todos los parámetros necesarios para su correcto funcionamiento.

2.1 Proyectos de Planificación de la red

La planificación se entiende como la acción de programar alguna tarea o actividad que

lleva a cabo un ser humano o una empresa. Esta planificación es posible gracias a una

secuencia de procesos que deben ser establecidos antes de la puesta en marcha del

proyecto.

Los proyectos de planificación de la red se pueden dividir en tres categorías,

principales según la cantidad de planificación externa y los servicios que el operador este

utilizando. Si no hay servicios de planificación externa, significa que el operador es

responsable de la red la planificación desde el principio hasta el final. Este tipo de

responsabilidad integral de la red de planificación es más adecuado para los operadores

de red tradicionales, que tienen un amplio conocimiento de sus actuales redes y la

experiencia previa de planificación de red de los recién llegados a este campo de la

tecnología. Sin embargo, el riesgo de que un solo operador sea el responsable de la

planificación de la red podría presentar la dificultad de que no tenga el conocimiento de

los equipos de última tecnología que están disponibles en el mercado.

En cambio, cuando el operador de red compra una nueva red ya planificada, se ocupa

solamente de la definición de la red, criterios de planificación, entre otros. Después de

que el despliegue de la red se ha terminado, se entra en la fase optimización de la red ya

instalada. Los servicios de optimización pueden ser subcontratados también, pero el

operador también puede estar interesado en tomar parte de las operaciones de red y

empezar a aprender el proceso. Si el operador no se involucra en la toma de decisiones

dentro de la planificación, esto conlleva bastantes riesgos, ya que se dará cuenta una vez

puesta en marcha la red si cumple o no los estándares que el pide. Es por esto que la

mejor opción es trabajar en conjunto con la empresa subcontratada.

El operador de red también puede comprar servicios de consultoría de planificación de

la red. En este sentido, el operador realiza la mayoría de las funciones de planificación y

externaliza determinados aspectos del trabajo.

Saber cómo se pueden complementar los conocimientos del grupo de planificación de

la red es fundamental. Esto se utiliza por lo general en los casos en que las nuevas

tecnologías han de ser introducidas en las redes más antiguas.

27

Fig. 2.1 Planificación de la organización de instalación de la red de Radio [5]

Los antecedentes de empresas que ofrecen servicios de planificación de red para los

operadores son muy diversos. Un grupo, son los vendedores de equipos con la última

información técnica sobre el equipo y la tecnología. Otro grupo son las empresas de

consultoría, que ofrecen servicios de planificación de la red. Estas empresas son

independientes de los vendedores, ya que se encargan de realizar la planificación pero no

la llevan a cabo.

Cuando es necesario que haya selección entre diferentes proveedores, la mejor

elección es una empresa consultora independiente. Los servicios de planificación de la

red en algunos casos también son ofrecidos por las empresas de infraestructura básica,

que también están involucrados en la construcción de la red.

2.2 Planificación de la organización de la red

La organización del proyecto de planificación se basa en los pasos de la planificación

de redes, más específicamente en el proceso de despliegue. El objetivo final de la

planificación del despliegue de la red es el proceso para entregar una nueva red para la

empresa de acuerdo a los requisitos acordados. Los pasos del proceso, las entradas y

salidas serán discutidos en mayor detalle más adelante, así como las tareas de

planificación de red y los resultados. Por ahora, sólo se verá el marco general del proceso

de puesta en marcha del proyecto.

La planificación de la organización de la red es tratada en concordancia con la

planificación del proceso de despliegue de la red. El proceso de puesta en marcha se

aplica tanto para las estaciones de base individual, así como para el conjunto de la red.

Debido al tiempo limitado del proyecto, las estaciones base deben ser administradas en

grupos, pero no todas las estaciones base pueden ser agrupadas, por ejemplo las que están

en la fase de construcción. Hay pasos dentro del proceso que deben ser eliminados y se

superponen con el fin de mantener el proceso dentro de un plazo razonable.

La planificación de la red de gestión de proyectos se encarga de la organización del

proyecto en conjunto. Algún tipo de apoyo en las funciones, por ejemplo, marketing,

ventas, logística y apoyo técnico, también se proyecta en toda la organización y no están

específicamente relacionados a cualquiera de los equipos de proyecto.

28

El equipo de planificación de la red es responsable de la planificación previa de red y

de la planificación de la red actual, dando propuestas respecto a lugares de instalación. El

equipo de planificación de la red cuenta con la ayuda del equipo de campo. Las

propuestas de sitio son un aporte para el equipo de adquisición del sitio, que es

responsable de encontrar lugares reales de ubicación. El equipo de adquisición del sitio

hace los estudios técnicos del sitio para proceder con el contrato de arrendamiento del

sitio, escoger la mejor ubicación para un sitio es una decisión que es siempre la suma de

varios factores. Las obras de construcción se llevan a cabo por el equipo de construcción

y el objetivo es preparar el sitio listo para la ejecución de las telecomunicaciones. La

ubicación del sitio puede variar de un edificio existente, hasta un mástil, que se construyó

a propósito. Por lo tanto, los trabajos de construcción varían mucho de un sitio a otro. La

instalación es la creación de la base de equipos de estaciones, antenas y alimentadores. La

puesta en marcha está para pruebas funcionales autónomas de entidades de la red. En la

fase de puesta en marcha se verificó que los datos del sitio dependen del plan de red, por

ejemplo, la facturación y el enrutamiento de los datos cumplen con los requisitos del

operador. La fase de integración verifica que el sitio está en funcionamiento como parte

de la red. Después de esto, está listo para su uso comercial. Un equipo de optimización

por separado o el equipo de planificación de la red son responsables de la optimización de

la fase de pre-lanzamiento. Aquí la prueba de campo del equipo es medida para dar apoyo

y el objetivo de esta fase es verificar la funcionalidad de la red. Se debe demostrar que los

valores de los parámetros de la red son correctos y que los objetivos de planificación se

pueden cumplir.

2.3 Criterios de planificación y objetivos de la red.

La planificación de la red es un proceso complicado que consta de varias fases. El

objetivo final del proceso de planificación consiste en definir el diseño de la red, que se

construyó como una red celular. El diseño de la red puede ser una extensión de la red

GSM existente o una nueva red que se lanzará. La dificultad en la planificación de la red

es la combinación de todos los requisitos de forma óptima y diseñar una solución de la

red rentable.

Antes de la planificación actual se inicia un nuevo análisis de la situación actual del

mercado y se analiza. El análisis de mercado cubre todos los competidores y la

información clave de los mismos tales como: el porcentaje que ocupa del mercado, las

áreas de cobertura, servicios, tarifas, entre otras, todo esto basado en la situación del

mercado. Es posible crear un futuro despliegue de la estrategia para el nuevo operador.

Surgen interrogantes sobre la naturaleza de los grupos de usuarios específicos, qué tan

grande es la cobertura en el comienzo y la forma en que crecerá en el futuro. También se

decidió en el principio qué tipo de servicios se ofrecerán y qué está conectado al grupo de

usuarios objetivo.

Esto conduce a estimaciones de cuota de mercado en un principio y los objetivos para

el futuro. Para realizar estimaciones más detalladas se necesitan la cantidad de usuarios de

un determinado tipo que utilizarán los servicios proporcionados. La capacidad necesaria

de cada servicio y en adelante para toda la red se puede calcular a partir de la media

estimada de cada uso.

29

Los requisitos básicos para la red celular son cumplir con metas de cobertura y calidad.

Estos requisitos también están relacionados con las experiencias del usuario final de la

red. Las metas de cobertura en primer lugar, significa determinar el área geográfica que

la red está cubriendo con una probabilidad del lugar acordado.

En los requisitos, también se especifican los valores de intensidad de la señal que

deben cumplirse dentro de diferentes tipos de área. Los objetivos de calidad están

relacionados con factores como el éxito de la convocatoria, la proporción de llamadas,

que no deberá exceder el valor acordado, y el porcentaje de éxito para el establecimiento

de llamada y de traspasos.

Los factores ambientales también afectan en gran medida la planificación de la red. La

propagación de las ondas de radio varía dependiendo de la zona geográfica. La atenuación

varía, por ejemplo, cuando se comparan los suburbios rurales, urbanos y las diferencias

también en interiores y exteriores provocados por los edificios. Lo más importante es que

el rango de frecuencia tiene un impacto en la propagación. La topografía de la zona

planificada, la ubicación de las ciudades, carreteras y otros puntos son, obviamente, los

factores que inciden en la planificación. A medida que la banda de frecuencia es un

recurso limitado, el ancho de banda disponible determina en parte las tácticas para la

planificación de la red.

Todos los factores anteriormente mencionados junto con los datos basados en el

análisis de mercado, los requisitos del operador, factores del medio ambiente y otras

condiciones límite son las que ayudan a definir los parámetros de planificación y marcos

para la red del proyecto. Debido a diversos parámetros de diseño, el proceso de

planificación de la red requiere la optimización y compromisos con el fin de obtener una

red celular funcional. El objetivo de la planificación de la red es crear una red de la más

alta calidad posible. Por otro lado, está el costo-eficiencia - la cantidad de dinero que el

operador puede gastar en las inversiones para que el negocio sea rentable

económicamente. Los dos factores - calidad de la red y las inversiones, se conectan a los

beneficios. Para simplificar, el usuario final debe recibir el mejor servicio que se le pueda

ofrecer con el tráfico disponible para el uso. Éste explica la complejidad de la

planificación de la red, donde generar una red celular con una cobertura suficiente y una

capacidad acorde es fundamental además de hacerlo con inversiones lo más bajas

posibles.

Un resumen de los principales factores que afectan la planificación de la red son los

siguientes:

Análisis del mercado

Análisis de la competencia

Los clientes potenciales

Los perfiles de usuario: los servicios requeridos y el uso

Necesidades de los clientes

Los requisitos de cobertura

Los requisitos de capacidad

Objetivos de calidad: el éxito de establecimiento de llamada, la caída de la tasa de

llamadas, entre otros.

30

Las limitaciones financieras

Planes para el futuro despliegue

Factores de medio ambiente y otras condiciones límite

Área Geográfica

Tipo de topografía

Ubicación de las bases

Banda de frecuencias disponibles

Recomendación de lugares para las Estaciones Bases (BTS)

Los resultados de la planificación de la red de radio son las configuraciones de BTS

final y ubicación de los sitios. La cobertura final entrega predicciones, como la

dominación y mapas compuestos. Los planes de energía se calculan para todas las

configuraciones. Relacionados con el plan de frecuencias, las frecuencias asignadas se

documentan y un análisis de la interferencia también se presenta. Estas entregas también

incluyen el plan de adyacencia y se asignan parámetros, ya sea por defecto u optimizadas.

2.4 Planificación de la red; los pasos del proceso

El proceso de planificación de la red consta de varias fases, que se pueden combinar en

un nivel superior a las fases principales que se diferencian en función de la lógica. El

proceso de planificación de la red de radio se divide en cinco principales etapas, de las

cuales cuatro son antes del lanzamiento de la red y la última después que la red ha sido

puesta en marcha. Las cinco fases principales incluyen sub-fases, que se presentan en esta

sección y luego cada uno se explica en detalle en secciones posteriores. El diagrama de

flujo para el proceso de planificación de la red se muestra en la Fig. 2.2. Una vez

finalizada la planificación detallada de la red, está lista para su lanzamiento comercial,

pero la fase de post-planificación continúa, con el proceso y los objetivos de optimización

de la configuración de la red. En realidad, el proceso de planificación de la red es un ciclo

que nunca termina debido a los cambios en los parámetros de diseño.

Los cinco pasos principales en el proceso de planificación de la red son: Planificación

Previa, la Planificación, la Planificación Detallada, Aceptación y Optimización. La

entrada para la fase de planificación previa es el criterio de planificación de la red. La

actividad principal es la acotación, que da como resultado la configuración inicial de la

red.

Fig. 2.2 Pasos de la planificación de la red [5]

31

El primer paso en la fase de planificación es la planificación nominal, ésta proporciona

la ubicación de los sitios por primera vez en el mapa basándose en la fase de

dimensionamiento. El proceso continúa con una planificación más detallada de la

cobertura del sitio y cómo se realizará la transmisión. La planificación de capacidad

detallada se incluye también en la fase de planificación. La planificación detallada cubre

la frecuencia y la planificación de los parámetros. Después de estos pasos, la

planificación detallada de la red está lista para su verificación y aceptación. Luego de

esto, se continúa con la fase de optimización.

2.5 Planificación de 4G basada en OFDMA para la RAN

Ahora se examina la evolución de las RAN LTE 4G hacia LTE avanzado. La

tecnología de acceso multiusuario para todos RAN 4G se basa en OFDMA, que utiliza

Multiplexación por División Ortogonal de Frecuencia (OFDM) en la capa física. OFDMA

permite la asignación de recursos relativamente fáciles de radio en tiempo y frecuencia, lo

cual es una mejora sobre las redes 2G y 3G. LTE utiliza mucha de las características de

sus predecesores, una de ellas es UTRAN, que es un precursor para la 4G E-UTRAN. A

continuación, se entrega una visión general de E-UTRAN, y su sucesor LTE-avanzado.

Se toma nota de que, además de un mayor ancho de banda y la eficiencia del espectro, la

tendencia general en la evolución de la RAN es también hacia la descentralización.

2.6 Radio UMTS de Acceso a redes.

La segunda generación de redes basada en dos sistemas de frecuencias, sistema global

basado en TDMA para móviles (GSM) y basado en CDMA, luego de esto TDMA

evolucionó como el servicio general de paquetes (GPRS) y la tasa de datos mejorada para

la evolución GSM (EDGE). La Fig. 2.3 muestra la arquitectura de las redes 3G RAN que

coexisten con la evolución GSM de la red de acceso (GERAN). Aunque GERAN soporta

paquetes y servicios de conmutación de circuitos, UTRAN se desarrolla hacia "todos los

servicios IP" a través de una conmutación de paquetes por parte de la red central.

Fig. 2.3 Arquitectura RAN 3G [6]

32

Uno de los principales objetivos de la RNC es ayudar a la macro diversidad, que

utiliza múltiples flujos de señal de radio a través de múltiples nodos base para

comunicarse con los terminales móviles.

3GPP también ha lanzado una versión de WCDMA de 3G, alta velocidad de acceso de

paquetes de enlace descendente (HSDPA), acceso de alta velocidad de paquetes de uplink

(HSUPA) en las especificaciones de la versión 5. Estas normas se basan en

UMTS/WCDMA y ofrecen velocidades de datos pico de 14,4 Mbps en el enlace

descendente y 5,76 Mbps en el enlace ascendente. Modulaciones avanzadas, codificación,

programación rápida de paquetes, y repetición automática hibrida de la solicitud (ARQ)

son algunas de las características adicionales detrás de estas tasas de aumento. Nuevas

mejoras, tales como MIMO, se han proporcionado en HSPA + (también llamado como la

evolución de HSPA)

2.7 Evolución a largo plazo RAN (E-UTRAN)

LTE es un sistema celular basado en OFDMA que puede alcanzar velocidades de datos

pico de 100 Mbps como velocidad de bajada y 50 Mbps como velocidad de subida. LTE

utiliza OFDMA en el enlace descendente y de un solo portador FDMA (SC-FDMA) en el

enlace ascendente. SC-FDMA reduce la relación de potencia pico a la mitad, por lo que

es más fácil de implementar en los terminales de usuario. LTE tiene la eficiencia espectral

de tres a cuatro veces mayor que UTRAN y soporta un ancho de banda escalable de 1,4 a

20 MHz. También utiliza configuraciones MIMO (4 × 2 y 1 × 2 para el enlace

descendente y ascendente, respectivamente). La parte de acceso de radio LTE del sistema

que se denomina evolución-UTRAN (E-UTRAN), que consta en la evolución del Nodo

B (eNodeB). Las funcionalidades RRM, que residía en la RNC en el sistema de 3G, se

han implementado en el eNodeBs en el sistema LTE. El sistema LTE que se denomina un

sistema de paquetes evolucionados (EPS), que comprende un acceso a la radio E-UTRAN

y un núcleo de paquetes evolucionado (EPC) de la red, como se muestra en la Fig. 2.4.

Fig. 2.4 Arquitectura LTE RAN [6]

33

2.8 LTE - Red de acceso avanzado

En respuesta a los requerimientos del sistema 4G establecidas por el desarrollo de la

UIT, el 3GPP ha puesto en marcha el LTE-avanzado. Aunque LTE-avanzado heredará

muchas de las características de LTE, hay muchas mejoras previstas, sobre todo la

inclusión de un relé, basada en la diversidad de cooperación, la expansión del ancho de

banda, y de orden superior de antena con configuraciones MIMO. Junto con esto,

permitirá llegar a velocidad pico de 1.5Gbps. La flexibilidad de OFDMA, permite el uso

de ancho de banda flexible de 1.25MHz hasta alrededor de 20 MHz, para velocidades

máximas de alrededor de 300 Mbps. Con el fin de alcanzar los requisitos del IMT de 1

Gbps, LTE-avanzado aumenta el ancho de banda de transmisión para un máximo de 100

MHz, que puede ser utilizado en los bloques de frecuencias contiguas.

2.9 Gestión de Recursos del Radio 4G

Hasta ahora, se ha visto que los sistemas 2G se basaron en TDMA, mientras que los

sistemas 3G se basan en la tecnología CDMA. Por otro lado, 4G, LTE, WiMAX y los

sistemas de uso de la flexibilidad, ocuparon la capa física de OFDMA. Ahora se revisaran

las técnicas de RRM para OFDMA, aplicable tanto a LTE y LTE-Avanzado. Todos los

ejemplos son los parámetros estándar de LTE. Se comenzara por una revisión del sistema

por debajo de OFDMA RRM y luego se ofrece una visión más detallada de las diferentes

técnicas de RRM.

2.10 Resumen de OFDMA RRM

Las técnicas disponibles para RRM (Radio Resource Management) dependerá de la

tecnología de acceso múltiple utilizada para compartir el canal de radio. En TDMA, los

usuarios son multiplexados en el tiempo. El tiempo se divide en cuadros de tamaño fijo, y

cada usuario se le asigna una parte del marco para su uso exclusivo. En FDMA, los

usuarios siempre están y son multiplexados en frecuencia, por lo que a un usuario se le

Fig. 2.5 Recursos de radio disponibles

34

asigna una parte del ancho de banda disponible. En CDMA, los usuarios siempre están,

utilizando el espacio de frecuencias, y se multiplexan en un espacio de códigos

ortogonales. OFDMA es el esquema más flexible, que combina TDMA y FDMA y

permite la asignación de cualquiera de las partes del tiempo o la frecuencia a los usuarios.

2.11 Programación de la trasmisión en tiempo y frecuencia

La función de planificación es responsable de la asignación eficiente de los recursos

disponibles a corto plazo, teniendo en cuenta consideraciones de los usuarios de calidad

de servicio como el retardo de extremo a extremo, y los requisitos de tasa de error.

Por ejemplo, un programador proporcional justo, como la utilizada en un sistema

CDMA, no es directamente aplicable a un sistema OFDMA. Como es un espacio basado

en frecuencia funciona de la siguiente manera. En un determinado instante t de la

programación, se le da la oportunidad al usuario k * basado en maximizar Rk (t) / Tk (t),

donde Rk (t) es la tasa instantánea alcanzable en el tiempo t y Tk (t) es el filtrado el

rendimiento promedio en un tiempo pasando la ventana para el usuario y tc k es un

parámetro de ajuste que determina el equilibrio entre la equidad y la productividad.

El rendimiento promedio se actualiza después de cada instante de la programación de

la siguiente manera (2-1):

(2-1) [6]

Para el sistema OFDMA, al usuario K se le dará una cantidad de PRB (Bloques de

recursos físicos) n sobre la base de lo siguiente Ec. (2-2) [6]:

(2-2) [6]

En este caso, el rendimiento de los usuarios de terminales se actualiza después de que

se asignan todos los PRB. Por otra parte, PRB se puede dividir en una serie de segmentos

iguales y el rendimiento puede ser actualizado después de la asignación de cada uno de

estos segmentos.

35

2.12 Modulación Adaptable y Codificación

Modulación y Codificación Adaptativa (AMC) es una forma efectiva para mejorar la

eficiencia espectral del canal inalámbrico. La idea básica para el AMC es usar un

esquema de constelación de alta modulación con codificaciones menos redundantes para

lograr un alto rendimiento cuando el canal tiene una SINR alta y utilizar una modulación

de bajo nivel con más esquema de codificación redundante cuando el canal tiene una

SINR baja. En LTE, la cuadratura de cambio de fase de codificación (QPSK), 16 QAM, y

64 QAM se utilizan para los canales de datos, mientras que sólo el binario más sólido de

cambio de fase de codificación (BPSK) y QPSK se especifican para los canales de

control.

2.13 Evitar interferencias

Las tasas de datos de destino de los sistemas móviles 3G requieren la reutilización de

la frecuencia con la consiguiente interferencia entre celdas. Por lo tanto, para aprovechar

todo el potencial de OFDMA en un ambiente denso de reutilización, la reducción de la

interferencia es uno de los puntos más importantes y se necesita ocupar una técnica

adecuada. Con el fin de mitigar las interferencias que se considera como uno de los

principales problemas al ser investigados por los organismos de normalización y foros

centrados más allá de los sistemas celulares 3G. Técnicas de reducción de la interferencia

se clasifican generalmente en tres categorías principales, tales como cancelación de

interferencia, con un promedio de interferencia, y protección contra interferencias. Un

ejemplo común de FFR para una red con estaciones base trisector (BS) es una mezcla de

factores de reutilización de 1 y 3 en la celda del centro y las zonas de borde de la celda,

respectivamente. En la mayoría de estos programas, una mayor potencia se asigna a los

recursos utilizados para terminales de usuario borde de la celda (TU). Reutilización de las

frecuencias parciales (PFR) y la reutilización de las frecuencias suave (SFR) son dos

variaciones populares de los planes de FFR. En SFR para los sitios celulares de tres

sectores, la banda celular de última generación, denominada como una banda importante,

utiliza un tercio del espectro disponible, que es ortogonal a los de las células vecinas, y

forma una estructura de un tamaño de clúster de 3.

2.14 Técnicas de RRM para Multisalto en redes OFDMA

Hasta ahora, se ha hablado de las técnicas de RRM para las redes inalámbricas de un

solo salto (es decir, situaciones en las que los terminales de los usuarios se conectan

directamente a la estación base). Sin embargo, como los relés hacen que las redes 4G sean

redes multisalto, también es necesario analizar las técnicas multisalto RRM. En las redes

inalámbricas multisalto, el RRM debe tener en cuenta el equilibrio de carga de red y el

retardo de extremo a extremo, que no son problemas en las redes inalámbricas de un solo

salto. Tanto el balanceo de carga y la demora se decidió con la programación de

36

multisaltos OFDMA. En las redes de cable, el tráfico de red debe optimizar la gestión,

además de la optimización de extremo a extremo del tráfico para asegurar que todo el

tráfico atraviesa solo una ruta entre el origen y el destino. El requisito de la solución de

usar un solo camino hace que la optimización sea más difícil. Debido al uso de MAC

propuesto para la RAN avanzada, un mecanismo de respuesta rápida en toda la red se

puede simplificar con el balanceo de carga implícita, lo que permite el enrutamiento

múltiple trayectoria. En una red inalámbrica, una solución de capa de red con múltiples

caminos también se beneficia del uso de múltiples puertos de radio, aumentando así la

diversidad. Por lo tanto, se puede considerar que los problemas de optimización, que dan

lugar a múltiples soluciones, están dispuestos de tal forma que las técnicas de

optimización cross-layer son la mejor solución. Formalmente, una optimización de cross-

layer es RRM:

∑

)

(2-3)

Donde x1,. . . , xm son las tarifas de los usuarios m en la red Ec. (2-3), Ul (•)es la

utilidad del usuario, y la optimización al máximo del sistema de la utilidad total de la

existencia de tasas de usuario x1,. . . , xm S y x1,. . . , xm N, donde S es el conjunto

de todos los m-tuplas "programables" de extremo a extremo y las tasas de N es el

conjunto de todos los m-tuplas a "enrutar" de extremo a extremo. Sólo la restricción de la

planificación que se encuentra en un solo salto RAN.

2.15 RAN avanzada para redes 4G

Se ha hablado de las arquitecturas de la tecnología 3G y 4G RAN, y ahora se hablará

de las arquitecturas avanzadas de la RAN, que se están convirtiendo en el consenso de la

comunidad como RAN para redes inalámbricas 4G. Esta sección describe los elementos

de las arquitecturas avanzadas de la RAN, cuánto puede costar implementar de manera

efectiva la cobertura de radio, y para diferenciar estos elementos a partir de los elementos

de la clásica RAN celular.

La conocida fórmula de Shannon de capacidad, ajustado por multiplexado espacial,

muestra que la tasa alcanzable está limitada por el número de antenas disponibles en el

transmisor y el receptor, la relación señal a ruido (SNR) de la señal recibida, y el ancho

de banda utilizado para la transmisión.

) ) ) ( )

) ))

)

)

(2-4)

37

Fig. 2.6 Potencial arquitectura en redes de 4G avanzadas [6]

La SNR se mide en el receptor, R es la tasa de usuario, C es el límite superior de la

tasa (la capacidad de Shannon (2-4)), n(a)

= min {N(T)

, N(R)

} es el mínimo de las antenas

disponibles en el transmisor [N(t)

] y en el receptor [N(R)

], W es el ancho de banda

utilizado por la señal, g es la atenuación de la señal transmitida con P(T)

, y N0 es la

densidad de energía espectral de ruido en el receptor. Aquí, se refiere a n(a)

como el

aumento del multiplexado espacial, ya que proviene de la utilización de técnicas MIMO.

Se toma nota, de que el SNR tiene una correspondencia uno-a-uno con la capacidad

cuando la ganancia de multiplexación espacial, n(a)

, y el ancho de banda de la señal, W,

son fijos.

2.16 Arquitectura de la RAN avanzada para 4G

En la arquitectura clásica de una red celular RAN, no es esencialmente un elemento de

red la estación base. El aumento de la densidad de puertos de radio, aumentando el

número de estaciones base no es práctico. El consenso es en la actualidad es que la

próxima generación de arquitectura avanzada RAN, contiene muchos más elementos de la

red, como antenas distribuidas, femtoceldas y relés. De hecho los relés ya forman parte

del estándar WiMAX 4G y se consideran parte del estándar 4G LTE-avanzado. Los

nuevos elementos son para proporcionar una alta densidad de puertos de radio, disminuir

la distancia a los receptores e instalar nuevas bases (COMP) de transmisión y recepción,

que prometen altas tasas de transferencia de datos. Aquí, se refiere a la estación base

clásica como una estación base completa para distinguirlo de un femto base (base con

menos cobertura). En RAN avanzadas, otros elementos de la estación base, no están

directamente conectados a Internet. Los elementos de la nueva RAN trabajar juntos para

proporcionar una cobertura densa de puerto de radio (Fig. 2.6).

38

Análisis de la carga en los últimos 10 años en Valparaíso y proyección para los próximos

años (Tabla 2-1, Tabla 2-2, Tabla 2-3, Tabla 2-4, Tabla 2-5)

2.16.1 Análisis Claro Chile S.A

Tabla 2-1 Datos del Número de clientes para Claro S.A.

Periodo Claro Año

1 141.970 2000

2 421.313 2001

3 781.396 2002

4 980.215 2003

5 1.303.192 2004

6 1.575.272 2005

7 1.813.782 2006

8 1.990.472 2007

9 2.360.770 2008

10 2.751.596 2009

11 3.666.722 2010

Fuente: Subsecretaria de telecomunicaciones de Chile


Tabla 2-2 Interpolación para los 5 próximos años

Periodo Claro Año

12 3.483.192 2011

13 3.794.229 2012

14 4.105.266 2013

15 4.416.303 2014

16 4.727.340 2015

y = 311037x - 249252 R² = 0,9649

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

0 2 4 6 8 10 12

Claro

ClaroLineal (Claro)

39

De acuerdo a esta interpolación, se puede predecir el comportamiento de la cantidad de

abonados para la empresa claro pudiendo con esto dimensionar la cantidad de usuarios

que tendrá en los próximos 5 años.

2.16.2 Análisis Entel S.A

Tabla 2-3 Datos del Número de clientes para Entel S.A.

Periodo ENTEL PCS Año

1 984.901 2000

2 1.793.926 2001

3 2.082.681 2002

4 2.198.688 2003

5 2.659.508 2004

6 3.250.626 2005

7 3.834.138 2006

8 4.043.111 2007

9 3.954.478 2008

10 4.299.101 2009

11 4.806.883 2010



y = 360086x + 922032 R² = 0,967

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

5.000.000

6.000.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

ENTEL PCS

ENTEL PCS

Lineal (ENTEL PCS)

40


periodo ENTEL PCS Año

12 5.243.064 2011

13 5.603.150 2012

14 5.963.236 2013

15 6.323.322 2014

16 6.683.408 2015

2.16.3 Análisis Movistar S.A

Tabla 2-5 Datos del Número de clientes para Movistar S.A.

Año Movistar Año

1 1.206.524 2000

2 1.594.692 2001

3 1.997.362 2002

4 2.616.068 2003

5 3.682.032 2004

6 3.812.215 2005

7 4.158.657 2006

8 4.398.453 2007

9 4.447.667 2008

10 4.882.326 2009

11 5.592.232 2010


y = 422467x + 955036 R² = 0,9583

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

5.000.000

6.000.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Movistar

Movistar

Lineal (Movistar)

41

Interpolación


Año Movistar Año

12 6.024.640 2011

13 6.447.107 2012

14 6.869.574 2013

15 7.292.041 2014

16 7.714.508 2015

De acuerdo a estas proyecciones, se procede a realizar la planificación del radio para

poder cubrir estas demandas.

Para poder calcular la carga de cada una de las antenas, se ocupa la fórmula de

capacidad de Shannon [Ec. (2-4)]

Dónde:

C: límite superior de la tasa

n(a)

= min {N(T)

, N(R)

} : mínimo de las antenas disponibles en el transmisor [N(t)

] y

en el receptor [N(R)

]

W: Ancho de banda utilizado por la señal

g: Atenuación de la señal transmitida con P(T)

N0 es la densidad de energía espectral de ruido en el receptor

Si bien existe un aumento en la capacidad de las antenas en las redes 4G, este aumento

es mínimo, tomando en cuenta el aumento del ancho de banda. Entonces, existen varias

soluciones, una de ellas es aumentar la potencia de transmisión, pero tampoco es factible

por el alto costo que ésta tiene, otra alternativa es una ampliación de las células, pero por

su alto costo, tampoco es rentable. Es por eso que se propone una alternativa al uso de

nuevas antenas, utilizando relés femtoceldas que serían una extensión de la actual red

celular aumentando la densidad de la Fig. 2.7 por elementos de red más pequeños.

Si bien los relés y las femtoceldas dan cobertura a un menor número de clientes, al

tener un costo mucho menor y trabajar con potencias más bajas, es mucho más rentable

para la compañía poder instalar estas soluciones. En la Fig. 2.8 se muestra un ejemplo de

cómo quedaría la distribución de los nuevos elementos de red y las actuales antenas 3G.

42

Fig. 2.7 Densidad de antenas de los 3 operadores (Viña del Mar y Valparaíso)

Para aumentar la cobertura se propone lo siguiente

2.17 Costos

En esta sección, se calcula el anillo y los parámetros de las estructuras radiales para

compararlos entre sí. Los costos de los enlaces de fibra óptica física pueden ser muy

esenciales en el costo total de la RAN. Por esta razón, se considerara la longitud

normalizada de enlaces de conexión BS uno al otro como un parámetro cuantitativo de los

costos.

Fig. 2.8 Posicionamiento de antenas y relé

43

Se tiene que M es un número de BSS en el anillo, M {1,2,...}; N es un número de

anillos en el RAN, N {1,2,...}, las coordenadas de BS.

Es necesario, para encontrar la longitud normalizada de enlaces que conectan el uno al

otro BS, dependiendo del número de BSS y los anillos en la RAN - L (M, N).

A modo de ejemplo, la estructura de árbol de anillos unidos compuesto por 18 BS se

muestra con una línea punteada en la Fig. 2-9

La expresión para el cálculo del parámetro L coste (M, N) de las estructuras de anillo

tiene la siguiente expresión (2-5):

) )

(2-5)

Donde r es el radio del círculo interno de las células.

Fig. 2.9 Ilustración de un método para estimar la estructura de costos

44

Para el cálculo del parámetro de costo de un árbol o una estructura radial de la RAN

(N = 0) la expresión se obtiene la Ec. (2-6).

(2-6)

Las relaciones de la longitud normalizada de enlaces de la cantidad de BS y el número

de anillos en el RAN se presentan en la Fig. 2-10

Fig. 2.10 Las relaciones de la longitud normalizada de enlaces.

45

Se ve que si el número de BSS en la RAN es de 1 a 7, entonces el parámetro de costo

de la estructura radial es más beneficioso que el que las estructuras de anillo. Si el número

de BS es de 7 y más de las estructuras de anillos son preferibles a la radial desde el punto

de vista de costos.

46

CAPÍTULO 3

TRANSMISIÓN Y TRANSFERENCIA EN LA RED

Para poder lograr las velocidades que promete LTE es de vital importancia obtener una

transferencia de información rápida y de buena calidad, en este capítulo se verán los tipos

de modulación y los parámetros para lograr este objetivo.

3.1 Introducción

Las redes de acceso, son las que se conectan las redes de radio y las redes centrales.

"Tradicionalmente", en la planificación de la red de transmisión (TNP) es fundamental

tener una línea de visión entre bases, es decir, si un sitio puede "ver" a otro sitio y así

hacer una conexión a través de radios de microondas / cables ópticos / líneas arrendadas,

entre otros. Sin embargo, como la complejidad de las redes aumenta, la planificación de

la red de transmisión ha ganado más importancia. A medida que los avances tecnológicos

han ido desde el GSM al UMTS y más allá, el proceso se vuelve más complicado así

como la cantidad de interfaces con los equipos de radio de planificación aumenta

considerablemente.

En el GSM, el proceso de planificación de la red de transmisión puede trabajar casi

independiente (con poco impacto el radio). Sin embargo, esto aumenta considerablemente

en los EGPRS ya que se convierte en un factor limitante para el rendimiento de la interfaz

aire. En el UMTS, la calidad E2E y la demora se asegura de que los tres ámbitos

principales de planificación de la red, la radio, la transmisión y el núcleo, son muy

dependientes el uno del otro.

En cualquier proyecto, la mayoría de los aspectos comienzan en un nivel genérico. Sin

embargo, en aras de la comprensión, las tareas se pueden subdividir en la planificación

general y la planificación de detalle. Planificación maestra incluye dimensionamiento y

otros aspectos de planificación previa. La planificación de detalle consiste en segmentos

de tiempo junto con la sincronización y los planes de gestión de red. Sin embargo,

algunas tareas como la planificación de un enlace de microondas (MW) están integrados

en el proceso de planificación de la transmisión tanto que puede ser considerado como

una parte del maestro y la planificación de detalle.

3.2 Plan maestro.

Muchas tareas que se muestran en la Fig. 3.1 se realizan en paralelo durante la fase de

la puesta en marcha de una red. De hecho, muchas de las tareas suelen suceder antes que

la puesta en marcha se lleve a cabo. Las tareas, tales como dimensiones, selección de

equipos, entre otras, se utilizan para ordenar el equipo para comenzar el despliegue de la

red.

47

Fig. 3.1 Tareas de la planificación de una red [7]

Esto significa, que la planificación maestra es más precisa, teniendo en claro el equipo

que se necesita, resultando en una mayor eficiencia y un menor costo del proceso de

puesta en marcha. El Plan maestro general incluye tareas para la fase de pre-planificación,

dimensionamiento, planificación para la protección, la decisión de topologías, entre otras.

3.2.1 Algunos detalles de la planificación de la red.

Este plan contiene detalles de las tareas que están relacionadas con los planes

maestros, pero en términos más concretos. Estos son los planes que se implementan con

respecto a la red. Por ejemplo, un plan maestro puede incluir una instrucción que el 50%

de los nodos se van a conectar en bucles, pero en todos los detalles de la planificación los

nodos necesitan ser identificados. Además, la planificación incluye detalles de cómo estos

saltos se puede conectar, el número de líneas PCM necesarias para estar conectado a cada

sitio, intervalos de tiempo que se necesitan para transportar el tráfico de cada sitio, aparte

de la sincronización y gestión de los aspectos relacionados con los equipos de

transmisión.

3.3 Fundamentos de la Transmisión

3.3.1 Modulaciones

La modulación en términos simples, significa tomar la señal portadora y superponer

sobre ella la señal de mensaje. Las características de la señal portadora, tales como la

amplitud, anchura, entre otros, son variadas de acuerdo con la señal portadora de

información. Las señales portadoras son de mayor frecuencia que la señal de mensaje.

La modulación por pulsos es un proceso en el que las características del pulso

individual son moduladas a un canal portador. La portadora de radio puede ser modulada

en términos de amplitud, frecuencia y fase, dando así tres técnicas de modulación: de

amplitud modulada (AM), frecuencia modulada (FM) y la de fase (o cuadratura) de

modulación. Hay otras modulaciones como modulación por desplazamiento de amplitud

(ASK), Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) y modulación por

desplazamiento de fase (PSK), que son principalmente las variantes digitales de las

modulaciones analógicas. Dependiendo de los niveles de amplitud discretos, frecuencias

48

y estados de fase, una variedad de métodos de modulación se puede derivar de estos

métodos básicos. Tanto en modulaciones analógicas y digitales, las propiedades de la

señal que se variaron son similares, pero la señal transmitida tiene un impacto directo

sobre la salida de la modulación.

3.3.2 Flexibilidad del Espectro.

El objetivo de la flexibilidad es permitir el despliegue en diversos espectros, con

diferentes características, incluyendo diferentes arreglos o sistemas dúplex, diferentes

bandas de frecuencia de operación y los diferentes tamaños del espectro disponible.

3.3.3 Flexibilidad en el Sistema dúplex.

Una parte importante de los requisitos de LTE en términos de flexibilidad de espectro,

es la posibilidad de desplegar el acceso radio basada en LTE en ambos espectros,

pareados y no pareados, estos deben apoyar a LTE tanto en la división de frecuencia y la

división en el tiempo basado en los sistemas dúplex. Frecuency Division Duplex (FDD),

como se ilustra en la Fig. 3.2(a), implica que la transmisión de enlace ascendente y

descendente ocurren en diferentes bandas de frecuencia cuando están suficientemente

separados. Time Division Duplex (TDD), como se ilustra la Fig. 3.2b, implica que la

transmisión de enlace ascendente y descendente ocurren en diferentes intervalos de

tiempo que no se solapan. Por lo tanto, TDD puede operar en el espectro no pareado,

mientras que FDD requiere el espectro pareado.

Fig. 3.2 (a) FDD vs. (b) TDD, enlace ascendente y descendente. [8]

49

Fig. 3.3 Estructura de la trama. [8]

El apoyo para ambos espectros, forma parte del comienzo de las especificaciones

Release 99 a través del uso de FDD basado en el acceso radio de WCDMA/HSPA, en las

asignaciones pareadas y TDD basado en el acceso radio de TD-CDMA/TD-SCDMA, en

asignaciones no pareadas. Sin embargo, esto se logra por medio de relación de diferentes

tecnologías de acceso radio y, en consecuencia, los terminales calificados de las

operaciones FDD y TDD son relativamente poco frecuentes, en cambio, LTE soporta

ambas operaciones dentro de una sola tecnología de acceso radio, destacando un mínimo

de desviación entre FDD y TDD para la base del acceso radio. La diferencia entre ambas

operaciones radica principalmente en la estructura de la trama (frame) ilustrada en la Fig.

3.3

En el caso de la operación FDD (parte superior de la Figura 3.3), hay dos frecuencias

portadoras, una para la transmisión de enlace ascendente ( ) y uno para la transmisión

de enlace descendente ( )Así, durante cada trama, hay diez subtramas de enlace

ascendente y diez subtramas del descendente, y la transmisión de ambos puede ocurrir

simultáneamente en una celda. Correspondientemente existe una relación uno-a-uno entre

las subtramas de enlace ascendente y descendente, las cuales son explotadas en el diseño

de control de señalización.

En el caso de la operación TDD (parte inferior de la Figura 3.3), sólo hay una

frecuencia portadora, y las transmisiones de enlace ascendente y descendente siempre

están separadas en el tiempo, también esto se lleva a cabo dentro de la celda. Como el

número de subtramas de enlace ascendente y descendente pueden ser diferentes, no hay

una correspondencia uno-a-uno entre las subtramas, dando lugar a algunas diferencias de

menor importancia en el control de señalización de diseño entre las FDD y TDD.

3.3.4 Flexibilidad en la Frecuencia de banda de operación.

LTE es pronosticado para el desarrollo en base a la necesidad de saber cuándo y dónde

el espectro puede estar disponible, ya sea por la asignación de un espectro nuevo para

comunicación móvil, tales como la banda de 2,6 GHz (ver Fig. 3.4), o por la migración a

50

Fig. 3.4 Actuales bandas 3GPP, con rojo principalmente para LTE. [8]

LTE del espectro actualmente usado para otras tecnologías, tales como la segunda

generación de Sistemas GSM, o incluso las tecnologías de radio no móviles tales como el

actual espectro de broadcast. Como consecuencia de ello, se requiere que el acceso radio

LTE debe ser capaz de operar en una amplia gama de bandas de frecuencias, desde la

banda de 450 MHz hasta 2,6 GHz.

La posibilidad de operar una tecnología de acceso radio en distintas bandas de

frecuencia no es nada nuevo. Por ejemplo, la triple banda de los terminales GSM son

comunes, capaz de operar en las bandas de 900, 1800 y 1900 MHz. Desde un punto de

vista de acceso a la funcionalidad de radio, esto no tiene un impacto limitado en las

especificaciones de la capa física de LTE, la cual no asume ninguna banda específica

[11]. Lo que puede diferenciarse en términos de condiciones, entre las distintas bandas de

frecuencia que son principalmente los requerimientos RF más específicos tales como;

permitir la máxima potencia de transmisión, requisitos y límites en out-of-band-emission

(emisiones fuera del ancho de banda), etc. Una de las razones de esto, es que las

restricciones externas impuestas por los organismos reguladores, pueden variar entre las

distintas bandas de frecuencias.

3.3.5 Flexibilidad del Ancho de banda.

Relacionado con la posibilidad de desarrollar el acceso radio de LTE en diferentes

bandas de frecuencias, es la oportunidad de LTE para que pueda operar con diferentes

anchos de banda de transmisión en el enlace ascendente y descendente. La razón principal

de esto, es que la cantidad de espectro disponible para LTE puede variar

considerablemente entre diferentes bandas de frecuencia y también en función de la

situación exacta del operador. Además, la posibilidad de operar en diferentes

asignaciones de espectro, da la posibilidad de migración gradual del espectro de radio de

otras tecnologías de acceso a LTE.

51

Fig. 3.5 Flexibilidad del espectro LTE.

LTE apoya la operación en una amplia gama de atribuciones de espectro, alcanzado

por un ancho de banda de transmisión flexible que forma parte de las especificaciones

3GPP.

Eficientemente soporta una muy alta velocidad de transmisión de datos cuando el

espectro está disponible y cuando se es necesario un amplio ancho de banda de

transmisión, sin embargo, una gran cantidad de espectro no siempre estará disponible, ya

sea debido a la banda de operación o a una migración gradual desde otra tecnología de

acceso radio, en cuyo caso LTE puede funcionar con un ancho de banda de transmisión

más estrecho. Obviamente, en tales casos, el máximo alcanzable de la velocidad de

transmisión de datos se reducirá proporcionalmente. Más concretamente, como se ilustra

en la Fig. 3.5, LTE permite registrar para un sistema global de ancho de banda, desde

pequeñas frecuencias como 1,4 MHz hasta 20 MHz, donde las más altas son requeridas

para proporcionar mayor velocidad de datos.

Todos los terminales LTE soportan el mayor ancho de banda. A diferencia de

anteriores sistemas celulares, éste ofrece la posibilidad de operar para diferentes anchos

de banda en enlace ascendente y descendente, permitiendo la utilización asimétrica del

espectro.

3.3.6 Esquemas de Modulación.

Una forma directa para ofrecer altas velocidades de transmisión de datos dentro de un

determinado ancho de banda, es el uso de la modulación de orden superior, lo que implica

que el alfabeto de modulación se amplía para incluir más alternativas de señalización y

para más bits de información se permite hacer la comunicación por medio de la

modulación de símbolos.

Los esquemas de modulación disponibles para datos de usuario en el enlace

ascendente y descendente son QPSK, 16QAM y 64QAM. Los dos primeros son útiles en

todos los dispositivos, mientras que el apoyo para 64QAM en el enlace ascendente es la

capacidad del equipamiento de usuario.

En el caso de la modulación QPSK, el alfabeto de la modulación consiste en cuatro

diferentes alternativas de señalización, que pueden ser ilustradas como cuatro puntos

diferentes en un plano bidimensional (ver la Fig. 3.6a). Con 4 alternativas diferentes de

señalización, QPSK permite hasta 2 bits de información que son comunicados durante

cada intervalo de modulación de símbolo. Mediante la extensión 16QAM (Fig. 3.6b), 16

diferentes alternativas de señalización están disponibles permitiendo hasta 4 bits de

información. La extensión a 64QAM (Fig. 3.6c), con 64 diferentes alternativas de

señalización, permite hasta 6 bits de información que son comunicados por intervalo de

52

Fig. 3.6 Constelaciones de modulación en LTE.

símbolo. Al mismo tiempo, el ancho de banda de la señal transmitida, en un principio es

independiente del tamaño del alfabeto de modulación y depende principalmente de la tasa

de modulación, es decir, del número de símbolos de la modulación por segundo. El

máximo ancho de banda utilizado es expresado por bit/s/Hz.

El uso de la modulación de orden superior proporciona un mejor uso del ancho de

banda, haciendo posible la transmisión de datos a altas velocidades, sin embargo, este

aumento va de la mano con una menor inmunidad al ruido y a las interferencias, por lo

que se prefiere 64QAM sólo cuando las condiciones del canal son favorables, como por

ejemplo, cuando el terminal está estático y cerca de la estación base (ver Fig. 3.7).

Podemos ver en la figura, que a condiciones adversas, cuando se está alejado de la

estación base y en movimiento, se deberá utilizar modulación QPSK.

La elección del tipo de modulación y tasa de codificación se hace en base a

información del canal que el terminal envía a la estación base. El equipamiento de usuario

evalúa las condiciones radioeléctricas del enlace y, de acuerdo a esto, envía un indicador

a la estación base, denominado CQI (Channel Quality Indicator).

Multiplexación por división de tiempo

Multiplexación por división de tiempo (TDM) es por mucho el medio más comúnmente

utilizado y efectivo de la subdivisión de la capacidad del servicio de transmisión digital

entre un número de fuentes y rutas de acceso. Una manera diferente, también se puede

describir como la combinación de más de una señal de tal manera que cada pieza de una

señal en particular obtiene el único canal de una pequeña cantidad de tiempo, llamado

intervalo de tiempo. Esta conmutación de señales diferentes se hace tan rápidamente que

los usuarios del servicio sienten que todo el canal está completamente dedicado a ellos

Fig. 3.7 Modulación adaptativa

53

solamente. En TDM, la capacidad del canal de distribución puede hacerse ya sea a nivel

de bits o WordWise. En la asignación de bit a bit, cada fuente se le asigna un intervalo de

tiempo correspondiente a un solo bit, para una multiplexación de cuatro señales.

En la asignación Word Wise, una ranura de tiempo corresponde a un número mayor de

bits (normalmente 4 u 8 bits), referido como una palabra. La estructura de trama TDM

para la intercalación de Word Wise de un sistema de cuatro señales. Con el advenimiento

de los circuitos de semiconductores y el crecimiento exponencial de los usuarios de la red

telefónica, un nuevo tipo de método de transmisión digital, modulación por pulsos

codificados (PCM), se desarrolló en la década de 1960. Con PCM, una señal analógica se

puede transmitir mediante los pasos intermedios de muestreo, cuantificación y

codificación. Por lo tanto una señal de teléfono de voz analógica primero se muestrea a

una tasa superior a la tasa de criterio Nyquist, es decir, a 3,1 kHz, a continuación, se

cuantifica para establecer ciertos niveles predefinidos para la transmisión y, finalmente,

estos niveles cuantificados están codificados, por lo general por el HDB3 (de alta

densidad bipolar). La señal se transmite entonces a un ritmo de 64 kbps. Esta es la tasa

básica de un canal telefónico, conocida técnicamente como señal digital 0 (DS0). Este

canal de voz básico es un canal de muy bajo ancho de banda y por lo tanto todo el canal

no puede ser dedicado a él, ya que significaría una pérdida total del ancho de banda. Hay

una necesidad de multiplexar estas señales de voz, lo que podría hacer uso adecuado de la

anchura de banda disponible. El nivel de multiplexación de ellos y el método de hacerlo

clasifica la técnica TDM en tres tipos principales, que son las tecnologías en sí mismas.

Estos tipos de multiplexación en el dominio del tiempo son:

Jerarquía digital Plesiócrona (PDH)

Jerarquía digital Sincriona (SDH)

Modo de transferencia asíncrono (ATM)

3.4 Jerarquías Digitales – PDH y SDH

Estas jerarquías se ocupan en telefonía para poder enviar varios canales telefónicos por

un mismo medio ya sea encapsulados o no.

3.4.1 Jerarquía Digital Plesiócrona

La jerarquía digital plesiócrona (PDH), es una tecnología utilizada en las redes de

telecomunicaciones para el transporte de grandes cantidades de datos a través de equipos

de transporte digital, como fibra óptica y sistemas de microondas. El multiplexado de

señales de voz básico, no es suficiente para los canales que se utilizan estos días. Con la

llegada de las fibras ópticas la capacidad del ancho de banda del canal ha aumentado

considerablemente. Por lo tanto, se requiere multiplexar señales a diferentes niveles y no

sólo una vez. Así, el tipo de aplicación necesario para un servicio decide el nivel y el

orden de multiplexación. Por ejemplo, los servicios tales como la Red Digital de

Servicios Integrados (RDSI), requieren más ancho de banda para la ejecución de

54

aplicaciones como voz, vídeo y datos y por lo tanto el requisito de ancho de banda es

mayor que el requerido por un simple teléfono con servicios de voz. Cuanto más el orden

de esta jerarquía digital, mayor es el ancho de banda del canal “Plesiócrona". El término

se deriva de la plesio Greekword, lo que significa cerca, y asíncrona, es decir, el tiempo.

Esto indica que las redes PDH funcionan en un estado donde las diferentes partes de la

red son casi, pero no todo el tiempo, perfectamente sincronizadas. En pocas palabras, los

flujos de datos, también conocidos como los afluentes, tienen la misma frecuencia

nominal, pero no están sincronizados entre sí, es decir, los flancos de subida y bajada de

los pulsos en cada uno no coinciden. Las versiones europeas y americanas de los sistemas

PDH difieren ligeramente en sus tasas de datos, pero los principios básicos de

multiplexación son los mismos. En la jerarquía de América del Norte, cuatro sistemas

primarios se combinan y se multiplexan para formar una salida que tiene 96 canales. Esta

es el segundo orden de multiplexación. Siete de 96 canales de sistemas pueden ser

multiplexados para dar una potencia de 672 canales (de tercer orden de la

multiplexación). Seis de los canales son multiplexados para dar una potencia de 4032

canales (cuarto orden). Órdenes superiores de multiplexación están también disponibles,

pero emplean otra técnica llamada Jerarquía Digital Síncrona (SDH). El primer nivel de

multiplexación puede ser visto con mayor detalle junto con la construcción de su marco.

Famosamente conocido como T1 en América del Norte y Japón, la señal digital 1 (DS1)

consta de 24 canales de voz básicos (64 kbps) multiplexados para formar una sola

imagen. Un marco es de 24 × 8 = 192 bits, además de un poco más de margen, lo que

hace un total de 193 bits en total, cada 125 mS. El bit 193 se utiliza para la sincronización

de marco. Así, la tasa de datos de la T1 se calcula como 193 bits / 125ms = 1.544 Mbps

mS. Esta tasa también se conoce como la velocidad primaria. Cuando un sistema T1 es

sólo para los datos de 23 canales de información real y el último cuadro se utiliza para la

sincronización y un patrón de señalización. La estructura del bastidor de la T1 (DS1) del

sistema se muestra en la Fig 3-8

En Europa y el resto del mundo (excepto América del Norte (Tabla 3-1) y Japón) se

utiliza la jerarquía PDH, en el que 30 canales de voz básicos (64 kbps) se multiplexan

conjuntamente para formar un sistema primario (primer orden de multiplexación).Cuatro

sistemas primarios se combinan y se multiplexan para formar una salida que tiene 120

canales (de segundo orden de la multiplexación). Del mismo modo, cuatro de 120 canales

de los sistemas pueden ser multiplexados para dar una potencia de 480 canales (de tercer

orden de la multiplexación). Los sistemas de canal se multiplexan para dar una potencia

de 1920 canales (de cuarto orden de la multiplexación) y cuatro de 1920 canales de

sistemas multiplexados para dar una potencia de 7680 canales (de quinto orden de la

multiplexación).

Tabla 3-1 PHD para sistema Norte Americano

Nivel / Orden Numero de Canal Ancho de Banda (Mbps)

DS1 24 1.544

DS2 96 6.312

DS3 672 44.736

DS4 4032 274.176

55

Fig. 3.8 Estructura de la trama de un portador T1

Todos los niveles más allá del quinto están ahora en los niveles de los sistemas SDH y

son atendidos por sus multiplexores. Las tasas de bits para cada orden de PDH se

muestran en la Tabla 3-2.

Así, un resumen de las tasas de PDH ahora puede ser representado esquemáticamente

(Fig. 3.9) para mostrar una imagen clara de las diversas jerarquías en las diferentes

regiones. Las principales desventajas que enfrenta la PDH son las siguientes:

El empaquetado de impulsos o de justificación positiva. Como el nombre sugiere, los

sistemas plesiócronos, no son perfectamente sincronizados. Por lo tanto las tasas de flujo

de datos de entrada están muy cerca, pero no idénticos por lo que los impulsos no llegan

de manera sincronizada. Con el fin de multiplexar las señales PDH en diferentes órdenes,

el relleno de bits se requiere para que coincida con las tasas de los flujos de datos. El

relleno de pulsos implica hacer intencionalmente la velocidad de bits de salida de un

canal superior a la tasa de bits de entrada de manera que la velocidad de datos sea tal que

se reciba la señal sin ningún error.

Tabla 3-2 PHD para Sistema Europeo

Nivel / Orden Número de canal Velocidad en [Mbps]

E1 30 2.048

E2 120 8.448

E3 480 34.368

E4 1920 139.264

E5 7680 565.992

56

Fig. 3.9 Resumen de las tasas de transferencia plesiócronas

3.4.2 Jerarquía Digital Síncrona

Las tasas de datos en la jerarquía digital plesiocrona subieron a 140 Mbps

aproximadamente. Esto puede parecer satisfactorio, pero con la llegada de la capacidad de

la fibra óptica, esta subió a decenas de gigabits y la PDH para multiplexar no fue capaz de

satisfacer este enorme aumento. La demanda de una mayor capacidad de canales para el

“gran ancho de banda” de aplicaciones y servicios, significó que más etapas de

multiplexación se necesitan en todo el mundo. Esta fue una de las principales razones

para buscar otra tecnología, que no sólo podría ofrecer más etapas de multiplexación y

por tanto mejor canalización del ancho de banda, sino también un servicio síncrono que la

PDH no pudo dar. Otra desventaja importante es que las normas existenten para las

interfaces de línea eléctrica en las tasas de PDH son deficientes, lo que significa que no

hubo ninguna norma para equipos de la línea óptica, lo que significa que eran específicos

de cada fabricante. Esto implicaba que los equipos de transmisión por fibra óptica de un

fabricante podría no ser capaz de interactuar con equipos de otros fabricantes. Como

resultado, los proveedores de servicios fueron requeridos a menudo para seleccionar un

único proveedor para el despliegue en las zonas de la red y se vieron obligados a usar el

control de la red y los equipos de vigilancia de ese proveedor en particular. La situación

de la reconfiguración de las redes PDH fue particularmente difícil en América del Norte,

donde un sistema de plesiócrona (T-carrier) ya estaba en su lugar. Para comprender el

escenario, Bellcore (los afiliados de investigación de las compañías operadoras de Bell en

57

los Estados Unidos) decidió utilizar los avances tecnológicos y las reducciones asociadas

en el costo ya que los sistemas plesiócronas ya habían sido introducidos. Esto les hizo

proponer una jerarquía nueva de transmisión en 1985. El objetivo principal de Bellcore,

fue crear un sistema síncrono con una interfaz óptica compatible con varios proveedores,

pero la estandarización también incluye una estructura de bastidor flexible, capaz de

manejar tantas señales nuevas o existentes. En la nueva era, la jerarquía de transmisión,

llamada también red óptica síncrona (SONET) toma vital importancia, es por esto que

ahora la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) también entró en el asunto y

ha establecido una norma internacional sobre la base de las especificaciones SONET,

conocida como la Jerarquía Digital Síncrona (SDH), en 1988. El SONET es el

subconjunto de SDH que se utiliza solamente en América del Norte y Japón, en

comparación con SDH, que se utiliza en el resto del mundo. Los formatos de trama y, por

tanto las velocidades de datos de ambos sistemas no son los mismos pero son compatibles

debido a su naturaleza sincrónica.

¿Qué es la Jerarquía Digital Síncrona?

La jerarquía digital síncrona se refiere al grupo de capas donde las tasas de transmisión

o normas que pueden transportar señales digitales o datos de diferentes capacidades a

través de medios de gran ancho de banda como fibras ópticas u ondas de radio. La

jerarquía de parte de la tasa básica de SDH es de 155.52 Mbps (que es más alta que la

mayor tasa de transmisión del sistema PDH) y aumenta hasta 40 Gbps, que es más que

suficiente para las aplicaciones que demandan una gran consumo de ancho de banda

como la videoconferencia. Otro de los objetivos para la creación de una jerarquía nueva

de transmisión fue el comportamiento plesiócrona de la PDH. Se sabe que los flujos de

datos o afluentes en los sistemas PDH estaban fuera de fase entre sí, lo que hizo el

tratamiento de la información y multiplexación más tedioso. El relleno de bits fue

justificado proporcionando una solución junto con el problema de desperdicio de ancho

de banda adicional y tiempo de procesamiento. Esto exigió un sistema sincrónico, dando

el nombre de "jerarquía digital síncrona. Así, debido a la naturaleza sincrónica de la SDH,

la frecuencia media de todos los relojes de esclavos en el sistema es el mismo y se puede

hacer referencia de nuevo al reloj maestro altamente estable (por ejemplo, la República

Popular China / SSU / seg).

3.4.3 Ventajas de la SDH

La ventaja básica de la naturaleza sincrónica ya ha sido discutida en detalle. Hay otras

razones por que la SDH ha superado su homólogo plesiócrono:

Altas tasas de transmisión. Las tasas de transmisión de hasta 10 Gbps se puede

lograr en los modernos sistemas SDH, por lo que es la tecnología más adecuada

para los troncales de información.

58

En comparación con el anterior sistema de PDH, los canales de baja velocidad

pueden ser fácilmente extraídos, insertando los flujos de alta velocidad en la

SDH. Ahora ya no es necesario aplicar este procedimiento complejo y costoso de

de-multiplexación y luego volver a multiplexar la estructura plesiócrona.

Fiabilidad. Modernas redes SDH incluyen varios circuitos de copia de seguridad

automática y mecanismos de reparación, que están diseñados para hacer frente a

las fallas del sistema. Como resultado de ello, el fallo de un enlace no conduce al

fracaso de toda la red.

Futura plataforma para nuevos servicios. La SDH es la plataforma ideal para una

amplia gama de servicios que incluyen RDSI, radio móvil y las comunicaciones

de datos (LAN (red de área local), WAN (Wide Area Network), entre otros.)

También es capaz de manejar los servicios más recientes, como el vídeo bajo

demanda y de la radiodifusión de vídeo digital a través del cajero automático.

Interconexión. La SDH hace que sea mucho más fácil de configurar puertas de

enlace entre los diferentes proveedores de red y sistemas SONET. Las interfaces

SDH son globalmente estandarizadas, por lo que es posible combinar elementos

de red (NE) de diferentes fabricantes en una sola red, reduciendo así los costos de

los equipos.

3.4.4 El modelo de capas SDH

Todas las tecnologías y arquitecturas de red se basan en el modelo de capas de manera

que se puede abstraer el funcionamiento de toda la estructura en varias partes. Por lo tanto

el sistema SDH se modela en forma de capas para separar la funcionalidad de sus

diversos componentes, haciendo la comprensión del sistema más fácil. Las redes SDH se

subdividen en varias capas que están directamente relacionados con la topología de la red.

La capa más baja es la capa física, que representa el medio de transmisión. Esto es

generalmente una trayectoria de fibra óptica o por satélite o un enlace de ondas de radio.

Luego sigue la sección regeneradora, que es el segmento de base de la red SDH. Es la

entidad más pequeña que puede ser gestionado por el sistema. Cada repetidor monitorea

defectos tales como la pérdida de señal, la pérdida de soporte, entre otros. Parte de la

sobrecarga de la sección regeneradora (RSOH) está totalmente calculado, haciendo pasar

la señal a través de un regenerador. La siguiente sección es la sección múltiplex, que

cubre la parte de enlace entre los multiplexores SDH. La tasa de sección múltiplex

(MSOH) se utiliza en esta sección para detectar bloques con errores y defectos y se

genera una alarma especial en las direcciones hacia adelante y hacia atrás. La arquitectura

básica de la ruta de acceso SDH se muestra en la Fig. 3.10 (donde MUX es la

multiplexación, e IP es el Protocolo de Internet). Los dos contenedores virtuales (VC)

representan una parte del proceso de asignación. Asignación de las señales se realiza a

empacar los distintos afluentes entrantes como ATM y PDH en los módulos de transporte

SDH. VC-4 mapeo se utiliza para el embalaje de las señales de alta capacidad como las

señales de ATM, mientras que VC-12 de asignación es para señales de baja capacidad,

como las señales PDH. Este modelo de capas puede ser representada como se muestra en

la Fig. 3.11.

59

Fig. 3.10 Arquitectura básica de SDH

Fig. 3.11 Modelo de capas SDH [7]

3.5 Analogía de la transmisión SDH

3.5.1 Contenedores

La transmisión de señales SDH se puede comparar con la transmisión de los

contenedores sobre una cinta transportadora. La carga útil es transportada en recipientes

de ciertos tamaños (Fig. 3.12). Dado que las cargas tienen diferentes volúmenes,

contenedores con capacidades diferentes han sido definidos. Si la carga es demasiado

60

pequeña, se llena con el relleno de la información. Para el transporte de la información, el

contenedor tiene una etiqueta. (Fig. 3.13)

Fig. 3.12 Contenedor

Fig. 3.13 Trama de transporte STM-1

61

Fig. 3.14 Contenedor con etiqueta

Esta última incluye información sobre el contenido del envase (Fig. 3.14), los datos de

seguimiento, entre otros. El receptor evalúa esta información.

Los envases completos luego se ponen en un tipo de cinta transportadora, como se

muestra en la Fig. 3-15. Esta cinta transportadora se divide en varias tramas de tamaño

idéntico que se utilizan para transportar los recipientes. La posición de los contenedores

en el marco es arbitraria, es decir, un contenedor no tiene que empezar al principio del

cuadro.

3.5.2 Grupos de contenedores

A veces la información a transmitir es pequeña en comparación con el recipiente que

se utiliza para la transmisión. Así, antes del transporte, varios pequeños contenedores se

pueden combinar para formar un grupo.

Fig. 3.15 Trama de transporte

62

Fig. 3.16 Grupo de contenedores

Este grupo se empaqueta en un envase más grande, como se muestra en la Fig. 3.16.

Cada uno de estos envases incluye una etiqueta, que es evaluada por el receptor. Siempre

que sea necesario, la información se añade el relleno. Los contenedores individuales se

les asignan una posición determinada dentro del grupo [7]. El número de posición

determina el comienzo del recipiente respectivo. El tipo de carga en los contenedores para

el transporte no es importante ya que es sólo la información en bruto que se transmite. La

información de relleno, que se incluye para llenar el espacio no utilizado, puede

considerarse como parte de la carga útil.

3.5.3 Concatenación

Las descripciones anteriores basadas en la suposición de que la carga es menor que el

contenedor disponible. Si la carga a transportar es mayor que el contenedor disponible

para el mismo, varios contenedores pueden concatenarse. A continuación, forman una

cadena continua de contenedores, como se muestra en la Fig. 3.15. En este caso, la carga

se distribuye en esta cadena. Un ejemplo ahora se da para ilustrar esto. La señal de la

fuente es 599.04 Mbps de banda ancha (RDSI). Dado que el envase más grande definido

puede transportar una señal única de hasta 140 Mbps, cuatro contenedores de este tipo

tienen que ser concatenados. La posición de la cadena de recipiente en la cinta

transportadora está definida para el primer recipiente. El primero determina la posición de

todos los demás recipientes 2, 3 y 4.

Este sistema SDH es análoga a una aplicación real. La unidad de una empresa de

producción y envasado de la producción de artículos a entregar al mercado serán

consideradas. La compañía es análoga al sistema de SDH, que es la gestión de la jerarquía

de las medidas tomadas para obtener el resultado final. El resultado final se puede

considerar como la señal multiplexada para ser enviado, a través del canal. Todos los

flujos de datos que se envían a través del canal son recopilados. Estos flujos de datos

pueden ser de diferentes capacidades, por ejemplo, una señal de cajero automático, una

corriente PDH o una ISDN BRI (Basic Rate Interface) del canal. Con el fin de enviar

estas señales a través del mismo canal que necesitan ser multiplexada utilizando el

63

Fig. 3.17 Contenedores concatenados

sistema de SDH. En el sistema SDH las señales se colocan en sus respectivos envases de

acuerdo a sus capacidades igual que los objetos de diferentes tamaños se colocan en cajas

que son para ellos solamente. A continuación, en el exterior de las cajas se escribe el

nombre, del número correspondiente que contiene, entre otras lo que hace más fácil para

el receptor descifrar el elemento dentro de la caja. Del mismo modo, los contenedores

están etiquetados con la señal de los gastos generales determinados para descomprimir

más fácil.

Si la caja es grande, pero no lo suficiente aún, hay que añadir que el portador de

cuadro es sólo para una determinada capacidad y puede llevar una caja de sólo una

capacidad particular. Sin embargo, si todavía hay algo de espacio libre en el interior del

vehículo, más cajas pueden ser introducidas en una caja más grande, colocando

nuevamente la etiqueta y poner en el habitáculo. De esta manera la capacidad del portador

se utiliza al máximo y es cómo el producto SDH. Si, por ejemplo, dos señales PDH, junto

con una señal de cajeros automáticos tienen que ser enviadas a continuación, las dos

señales PDH no ocuparían el canal completo. Así, para utilizar el canal correctamente las

señales PDH y ATM son puestos en sus respectivos contenedores, y se combinan en el

siguiente nivel de jerarquía. Este recipiente más grande con todos los gastos incluidos a

continuación puede ser enviado a su destino en el que se descargue.

3.6 Elementos Multiplex SDH

En las siguientes subsecciones hay una discusión sobre los diferentes tipos y

capacidades de los contenedores y su jerarquía, haciendo una completa señal STM-N. La

discusión comienza con un simple contenedor y luego pasa a las jerarquías próximas.

3.6.1 Contenedores

En los contenedores están fijados bloques de tamaño que contienen las señales

entrantes. Como las señales son más pequeñas que la capacidad del recipiente que

necesitan para ser rellenado con bits adicionales. Este relleno de la señal original con bits

adicionales que se llama la cartografía.

64

Los contenedores son denotado como c-nx (donde n = 1 a 4 y x = 1 ó 2), donde n es el

nivel PDH y x indica la velocidad de bits (es decir, x = 1 => 1,544 Mbps y x = 2 => 2,048

Mbps). Diferentes tamaños de contenedores (por ejemplo, C-11, C-12, C-2, C-3, C-4)

están disponibles para los tipos de fuentes diferentes bits de la señal. C-2 se utiliza para

una señal de 6 Mbps, C-3 durante unos 34 Mbps de señal y C 4-140 para la señal Mbps

(véase la Fig.3.18).

3.6.2 Contenedores virtuales

La sobrecarga de camino (POH) se utiliza para establecer una ruta de acceso en la red

mediante la supervisión del direccionamiento. Cuando este componente se añade al

recipiente, se convierte en un contenedor virtual; es decir, cuando se añade POH a Cn,

que se conoce como VC-n (donde n = 1 a 4), como se muestra en la Fig. 3.18.

3.6.3 Unidad Administrativa

La unidad administrativa (UA) es un pedazo de ancho de banda utilizado para

comunicarse en una red de telecomunicaciones. La adición del puntero administrativa en

el contenedor virtual hace que el VC sea la unidad administrativa; por ejemplo además

del puntero de la UA a la VC-3/VC-4 lo convierte en el AU-3/AU-4. La carga útil de una

señal STM-1 consta de un AU-4 o tres UA-3, como se muestra en la Fig. 3-19.

3.6.4 Unidades Tributarias

El siguiente bloque es la unidad tributaria (UT), que se denota como TU-NX (donde

N =1 a 3 y X = 1 ó 2). El contenedor virtual VC-11, VC y 12-2-VC se completó para

hacer una unidad tributaria mediante la adición del puntero. El puntero especifica la fase

del VC, que se dice que se asignan con respecto a las TU. En TU-11, TU-12 y TU -2, sólo

hay espacio para un byte de puntero (que se muestra en la Fig. 3.20).

3.6.5 Grupo de Unidad Administrativa

El multiplexado de la UA-n en el STM-n, un grupo de unidad administrativa (AUG)

está formado por tres AU-3 o un AU-4. Los tres AU-3 se intercalan byte a byte. El AUG

(Fig. 3.22) representa una estructura de información compuesto por nueve filas cada uno

compuesto por 261 columnas más 9 bytes en la fila 4 de los punteros de la AU (que se

muestra en la Fig. 3.21).

65

Fig. 3.18 Contenedores con diferentes capacidades

3.6.6 Multiplexación SDH

Los elementos básicos que figuran en la sección anterior se utilizan en señales de

multiplexación de varias capacidades y se envían a través del mismo canal común

simultáneamente. Lo que ocurre mientras se empaca una en una señal STM-N se aclarará

una vez que las etapas de la jerarquía se han utilizado a través de una señal en particular.

El uso de estos objetos, el multiplexado de señales de menor tamaño se hace por etapas.

Se considera un DS-4 de señal (140 Mbps); el STM-1 puede ser generado en una

secuencia de pasos. En primer lugar, una señal de 140 Mbps, se añade con bits

adicionales, lo que hace encajar exactamente en el C-4. El recipiente se añade a

continuación con la POH, convirtiéndolo en un VC-4. La siguiente etapa es para

convertirla en la UA por la adición del puntero unidad administrativa (UA-4). La adición

de sobrecarga finalmente hace que sea una completa STM-1, que se transmite por la red.

Fig. 3.19 Contenedores virtuales con capacidades diferentes

66

Fig. 3.20 Unidad administrativa

Fig. 3.21 Unidad de grupo tributario

67

Fig. 3.22 Unidad de grupo administrativa.

Una señal de muy baja velocidad también se puede convertir en un STM-1, pero las

etapas intermedias de multiplexación aumentan con el fin de mantener la jerarquía

apropiada. Utilizando esta jerarquía de multiplexación, cualquier señal con menor

capacidad o más capacidad puede ser transportada cómodamente utilizando el estándar

SDH. Sin compatibilidad entre la señal y el hardware, es decir, el equipo de red, se

requiere. Además, la señal no necesita ser compatible en cualquier sentido, ya que está

siendo transportada en un contenedor. El contenedor sólo mantiene la señal y añade, si es

necesario, los bits redundantes. En un contexto similar esto puede ser considerado como

alguien llenando su mochila hasta que se llene completamente. De esta manera muchas

señales de menor capacidad se pueden añadir al recipiente, pero no hay un criterio

establecido hasta que el número de señales puede ser llenado. La carga útil, que lleva toda

la información, se llena la mayor parte del espacio, pero los bits de orden y limpieza,

conocidos como los gastos generales, ocupan una cierta cantidad. Generación de la STM-

1 cuando la señal de entrada es 2,048 Mbps se puede representar gráficamente como en la

Fig.3-23.

Fig. 3.23 Generación de una señal STM-1 a partir de una señal de 2,048 Mbps

68

3.6.7 Caminos en el Multiplexación SDH

No hay un camino en particular que cualquier señal tiene que seguir para ser

transportado como una señal STM-N. En cambio, las señales de diferentes velocidades

toman caminos diferentes en su ruta hacia la señal final. Las señales de código recibidas

están montadas en los recipientes correspondientes, siempre con la POH, gracias al

puntero son convertidas en una señal STM-1 a través de los pasos de multiplexación

diferentes. Señales de la fuente con velocidad de bits superior a 139.264 Mbps son

multiplexadas en el marco de STM-1 en un solo paso, mientras que aquellos con tasas de

bits más bajas son multiplexadas en dos pasos. Este esquema múltiple cumple con UIT-T

G.707 e incluye caminos opcionales multiplex. El VC-3 puede, por ejemplo, ser

multiplexados a través de TU-3 en VC-4 o de la trayectoria de la UA-3 se puede

seleccionar. Se hace una distinción entre el orden más bajo. Para las señales SDH hay dos

niveles, que se utilizan para establecer la relación de fase con los punteros, TU-11, TU-

12, TU-2 y TU-3 es el nivel más bajo y la UA-3 y AU-4 siendo más altos de la nivel.

3.6.8 Orden superior de multiplexación SDH

Con el aumento de la capacidad del canal múltiple cada año, el sistema SDH pueden

multiplexar señales de hasta 40 Gbps (STM-256) si fuese necesario. Esto se hace

tomando las señales de orden inferior STM y multiplexando estos de la misma manera.

Intercalando cada STM-1 se genera la señal STM-N múltiplexando marcos byte a byte,

como se muestra en la Fig. 3.24. Los marcos de STM-1 están numerados en la secuencia

en que aparecen en la trama STM-n. El STM-1 tercera bastidor (STM-1 # 3) se inicia, por

ejemplo, en la tercera columna de la trama STM-n. El procedimiento de-multiplexación

(desmontar la señal múltiplex en los individuales 1 STM-marcos, 3, 2-TUG TUG-) se

realiza de la misma manera, pero en el orden opuesto.

Fig. 3.24 Estructura de multiplexación sincrónica

69

CAPÍTULO 4

IMPLEMENTACIÓN DE MICROCELDAS

Para solucionar la problemática de la conexión en LTE en la última milla se plantea la

utilización de microceldas. En este capítulo se exponen aspectos técnico económicos de

esta solución.

4.1 Introducción

Es un hecho ampliamente aceptado que las futuras demandas de banda ancha móvil no

van a estar totalmente satisfechos por el aumento en el espectro y las tecnologías 4G por

sí solas, y que la densificación de la red también será necesaria. Analysys Mason predice

que los operadores en Europa Occidental podrían ver aumentados los costos de su red de

acceso radioeléctrico (RAN) a US $ 40 mil millones por año para el año 2016, en

comparación con US $ 5 mil millones por año en 2011, para satisfacer la creciente

demanda de tráfico de datos mediante el despliegue de más base estación [9].

Esta evolución se traduce en más estaciones de radio de diferentes formas y formatos.

El término "células pequeñas" o microcelulas, que es muy debatido hoy en día, y pueden

incluir, las femtoceldas, picoceldas, sistemas distribuidos de antenas (DAS) y las

estaciones tradicionales de base. Lo que no está absolutamente claro es cómo todos estos

nuevos sitios de células pequeñas ingresarán a la red.

En este capítulo se presentan los requisitos fundamentales para una solución de

backhaul de micro-células en términos de capacidad, cobertura y costos, así como

aspectos importantes de implementación, tales como el factor de forma, calidad del

servicio y el tiempo de implementación.

Sin línea de vista (NLOS) las soluciones inalámbricas puede parecer una buena

manera de llegar a las nuevas células pequeñas al aire libre, pero hay una clara falta de un

espectro adecuado a bajas frecuencias suficientes para la baja capacidad. Cualquier

espectro armonizado en bandas licenciadas está en alta demanda para el acceso móvil y

en la banda sin licencia ("Wi-Fi") las bandas ya están muy congestionadas en las zonas de

alta demanda. Peor aún, lo que funciona hoy en día podrían colapsar mañana, debido a

que banda Wi-Fi es libre se añaden día a día más dispositivos.

También está claro que el Punto-a-Punto (PTP) de microondas será demasiado caro y

demasiado complicado para el despliegue de células pequeñas en constante evolución. El

multipunto de microondas ocupa el ideal de mediana y baja frecuencia entre estos dos

extremos, con capacidad suficiente para decenas de backhaul de células pequeñas, y un

costo mucho menor y una mayor velocidad de despliegue de una solución punto a punto.

El enlace multipunto de microondas será un componente esencial en la caja de

herramientas de un operador de pequeñas soluciones de backhaul celular.

70

4.2 Visión general del mercado

La rápida adopción de servicios móviles de datos provocados por la disponibilidad de

teléfonos inteligentes y tabletas está, poniendo altas demandas de tráfico en las redes

celulares haciéndolas colapsar. Analysys Mason prevé que el número de consumidores

para conexión a internet (excepto ordenadores y teléfonos móviles) en todo el mundo

aumentará de 1,2 mil millones en 2010 hasta 15,7 mil millones en 2020 [9]. Los

operadores pueden sacar provecho de esta tendencia mediante la promoción del uso de la

tecnología inalámbrica, no sólo Wi-Fi, la conectividad en la mayoría de estos

dispositivos, lo que aumenta la utilidad de los dispositivos para los usuarios y ayuda a los

operadores para obtener algunos ingresos adicionales. Esto impulsará el crecimiento de la

demanda mundial de tráfico móvil en los próximos cinco años, lo que se pronostica en

alrededor de 26 veces, lo que equivale al 80 por ciento.

Con el fin de suplir estas demandas, los operadores tendrán que aumentar la capacidad

con los tres ingredientes clave de una red inalámbrica: espectro, la eficiencia espectral

(una propiedad de la tecnología) y la densidad celular. La combinación de estos tres

factores nos da la densidad de la capacidad, medida en Mbps por km2. De cara al futuro,

un nuevo espectro está siendo puesto a disposición de los servicios de próxima

generación de banda ancha móvil en muchas regiones. A pesar de el gran aumento en las

tasas máximas de 300Mbps, las mejoras de eficiencia espectral netos de '4G' con 2

tecnologías como WiMAX y LTE sólo se espera que sea alrededor de 1,5 – 24 veces en el

mismo período de cinco años. La combinación de espectro y aumento de la eficiencia

espectral sólo proporciona ganancias en la capacidad de 4X, lo que implica la

densificación de las células por un factor de alrededor de 8X con el fin de suministrar un

aumento de la densidad de la capacidad de 26X.

Macrocelular: redes basadas en las estaciones base de alta potencia se pueden

densificar, en buena medida con la división celular y otros sitios. Sin embargo, los

grandes factores de forma necesarios para limitar el rango de los lugares donde las

macrocélulas pueden ser desplegadas. Limitaciones de espacio en el espacio aéreo para

las antenas y gabinetes impone límites de densidad de alrededor de cinco base estación

por km2, lo que equivale a un espacio de celda de aproximadamente 500 metros. La

densificación más allá de este nivel requiere un equipo más pequeño para poder ser

desplegado en los lugares disponibles que incluyen paredes de los edificios y mobiliario

urbano. La reducción del tamaño de una estación base también limita el espacio para

fuentes de alimentación y enfriamiento, que a su vez reduce la frecuencia de radio

máximo (RF) de potencia de transmisión. Estaciones base de baja potencia tienen menor

alcance y por lo tanto tendrá que ser desplegado cerca de los usuarios. Los usuarios al aire

libre típicamente serán a nivel de la calle, y estaciones pequeñas de baja potencia van a

necesitar ser montados cerca de ellos sobre a los lados de los edificios o en los postes

telefónicos, además se colocaran sobre las azoteas adecuadas para una mayor potencia en

las macrocelulas.

Alternativas a las células pequeñas son "Cloud RAN" soluciones donde la banda se

encuentra en una ubicación centralizada con sólo la parte de radio en el sitio, ya sea en

71

forma de unidades de radio remotas, más de la antena, antenas activas o antenas de radio

incorporadas. Sin embargo, todas estas opciones todavía requieren un gran número de

antenas desplegadas en los techos (lo que influye los costos de alquiler del sitio), además

de la antena activa y las opciones de radio incrustados son grande y pesados lo que

repercute en los costes de instalación y mantenimiento.

En resumen, durante los próximos años, los operadores tendrán que desplegar redes

densas de baja potencia, células pequeñas ubicadas cerca de los usuarios, a fin de

suministrar la suficiente densidad como cobertura para satisfacer las cada vez la creciente

demanda de servicios de banda ancha móvil.

En este trabajo se consideran las implicaciones de células pequeñas de redes de

retorno. Se inicia por esbozar los requisitos para los sistemas de red de retorno destinados

a proporcionar conectividad de alta capacidad a las células a nivel de calle. A

continuación, considere los beneficios y limitaciones de diferentes soluciones

tecnológicas, como la fibra, NLOS, multipunto, entre otros y considerar un estudio de

caso para un despliegue de células pequeñas en el centro de Londres, que considera un

proceso continuo de densificación. Se muestra cómo un multipunto microondas puede

proporcionar una gran capacidad y una excelente cobertura a nivel de calle al menor

costo.

4.3 El reto de la industria

Pequeños requisitos de backhaul celular

La función fundamental de la red de retorno es proporcionar conectividad entre un

gran número de sitios de células pequeñas de nuevo a 'Puntos de Presencia (PoP) con

conectividad a la red principal. Agregados de backhaul de tráfico de muchas pequeñas

Fig. 4.1 Backhaul conecta células pequeñas con un Punto de Presencia (PoP) [9]

72

Fig. 4.2 Requisitos para el backhaul de células pequeñas [9]

celdas a un PoP. Requisitos para los sistemas de backhaul en general se dividen en dos

categorías, "lo que lo hace”, y “cómo lo hace”, como se ilustra en la Fig 4-2.

Requisitos de esta conexión backhaul son los siguientes:

1. Cobertura: La solución de backhaul debe ser capaz de llegar a las células

pequeñas en lugares difíciles.

2. Capacidad: Diez células pequeñas requiere un sistema con una capacidad

significativamente mayor que cada una de células pequeñas

3. Costo: backhaul de células pequeñas tiene que tener muchas más conexiones que

una red macrocélula. El costo por conexión tiene que ser menor.

De igual importancia al retorno es como se hace este retorno. Pequeñas soluciones

de backhaul celular tendrá que ser rápido, barato y fácil de implementar. Al mismo

tiempo, los operadores están indicando que la calidad del servicio no puede ser

comprometida.

4.3.1 La capacidad es el principal motor

Todo es cuestión de capacidad: Como se describió anteriormente, la razón principal

para desplegar células pequeñas es reducir la congestión de macrocélulas mediante la

adición de más capacidad. De ello se desprende, que las capacidades de células pequeñas

no se deben limitar en modo alguno por el backhaul. Soluciones de backhaul que

proporcionan la conectividad básica podría ser adecuada para obtener la cobertura a

aquellos lugares, donde actualmente no hay cobertura.

El fenómeno de células pequeñas entrará masivamente en los de servicios de datos

móviles, no sólo para aumentar la capacidad necesaria, si no para cambiar por completo

73

Tecnología en células pequeñas Cargado, Mbps Pico, Mbps

HDSPA 2x2 64 QAM 6 42

DC HSDPA 2x2 64 QAM 12 84

LTE 10MHz 2x2 18 75

LTE 20MHz 2x2 34 150

Fig. 4.3 Suministro de backhaul para las células pequeñas

sus características. Un análisis detallado de los NGMN8 muestra que los picos más altos

en el tráfico de red de retorno en una estación base LTE se producen cuando la red está

poco cargada. Esto es lo contrario a la herencia del tráfico sólo de voz donde los picos se

producen de forma simultánea en todas las estaciones base durante las horas punta.

Células pequeñas y de orden superior, junto con protocolos como LTE fomentan la

explosividad del trafico dentro del backhaul, como cubre menos usuarios que un

macrocélula las velocidades promedio son mucho más altas. Esto significa una reducción

del número de conexiones en promedio, pero los picos siguen siendo lo mismo, ya que

sólo están limitadas por la velocidad máxima de la tecnología utilizada. La fig. 4.3

resume la provisión de células pequeñas en condiciones de pico y baja carga.

Los operadores "no quiere microgestión de la capacidad de última milla": la demanda

de tráfico se incrementará rápidamente y de forma continua. Sin embargo, la ubicación

exacta de la demanda no se conoce de antemano. Las células pequeñas tienen que ser

instaladas en los puntos de más demanda de capacidad. Los operadores deben poder

realizar pequeñas modificaciones para lograr una mejor conectividad sin tener que

planear toda la red nuevamente. Esto juega a un punto fundamental en las soluciones

multipunto, donde la capacidad se comparte automáticamente de forma dinámica entre

muchas células pequeñas y por lo tanto pueden ser manejados en un nivel mucho más

alto.

4.3.2 Cobertura: ¿Dónde se deben ubicar las microceldas?

Las células pequeñas se espera que se monten entre 4-6m por encima de nivel de la

calle, en lugar cercano a los tejados. Si hace de esta forma, mejora en gran medida la

cobertura a los consumidores tanto en exteriores como en interiores. Si bien esta es una

buena noticia para la RAN, coloca nuevamente el tema de la conectividad en discusión.

4.3.3 El diseño físico y la instalación

Los equipos de células pequeñas y de las tecnologías deben ser optimizados para una

rápida implantación de bajo costo. Tanto el de células pequeñas y el hardware de red de

retorno debe ser pequeño y ligero como para ser montado fácilmente en partes de

edificios y mobiliario urbano, como postes de luz, sin necesidad de conocimientos

especiales. Cualquier alineación de las antenas debe ser tan simple como sea posible. La

74

estrecha integración de las dos unidades es deseable, ya que es una conexión de

alimentación única para ambos. Por ejemplo, una antena POE (power over Ethernet) sería

la solución Ethernet para proveer energía a la pequeña celda, reduciendo el número de

fuentes de alimentación y la cantidad de conexiones.

4.3.4 La calidad del servicio

Aunque 'no calidad, sino cantidad " podría ser una descripción adecuada de una red de

macrocélulas, a la inversa no es necesariamente cierto para las células pequeñas.

Ciertamente, desde la perspectiva de los datos, la razón principal para desplegar células

pequeñas es para aliviar la congestión y mejorar la experiencia del usuario. Uno de los

objetivos del diseño de las tecnologías 4G, como RAN LTE era reducir la dependencia de

los nodos de red de retorno RAN sobre el rendimiento. Deben ser los servicios de usuario

final que dictan los parámetros de calidad tales como tiempos de latencia, jitter y la

interrupción, en lugar de RAN. Una red de retorno de baja calidad puede ser aceptable

para el mejor esfuerzo de descarga de datos, pero los operadores que deseen ofrecer

servicios interactivos como el acceso de voz, juegos y el respaldo de información tendrán

que asegurarse de que su red de células pequeñas también tiene conexiones de alta calidad

hacia el backhaul.

En cuanto a la disponibilidad y redundancia, el rendimiento de la red general será

menos sensible a los cortes individuales de células pequeñas en comparación con los de

macrocélulas. En un despliegue heterogéneo de tamaños de células mixtas, la capa de

macrocélula puede ser considerado un 'red de seguridad "como se describe en" NGMN

Alliance - Optimizado para soluciones de backhaul LTE, los desafíos de la

implementación de células pequeñas y lograr una calidad de servicio. En resumen, una

mezcla desafiante de los requisitos.

Fig. 4.4 Comparación de los atributos clave de macrocélulas y microcelulas [9]

75

4.4 Tipos de solución de backhaul en microcelulas

Las soluciones de células pequeñas que están surgiendo hoy en dia son vairadas, pero

la industria todavía no ha descubierto cual es la que más se adapta a sus necesitades, lo

más probables es que los operadores opten por tener todas las opciones posibles al mismo

tiempo para asi poder elegir la mejor en base a la experiencia que vayan obteniendo en

cada uno de los distintos escenarios.

Fibra: factible donde ya se dispone de lo contrario sería muy lento y costoso de

instalar. La fibra proporciona una conexión de muy alta capacidad y baja

latencia, sin embargo no es ni rápido de instalar, ni barato de hacerlo. Las

conexiones de fibra serán necesarias para proporcionar una conectividad entre

PoPs, y estará presente en un número creciente de lugares interiores. Sin

embargo, dada la necesidad de mantenerse al día con la evolución de la

demanda de tráfico, la fibra no es probable que sea una manera rentable de

conectar un conjunto de células pequeñas montadas en el mobiliario urbano.

DSL: Al igual que la fibra, pero sin el rendimiento. DSL se instalan con mayor

facilidad que la fibra, con este tipo de conexión se puede proporcionar un nivel

básico de conectividad. DSL puede proporcionar solo las velocidades promedio

en HSPA y LTE pero no va a proporcionar los picos necesarios para una

experiencia de calidad al usuario final.

Sin línea de vista (NLOS) inalámbrica: esta solución dispone de una cobertura,

pero está limitada por la capacidad del espectro disponible. Utilizar NLoS en el

backhaul inalámbrico sería la solución perfecta si no fuera por las pequeñas

celdas y puntos de acceso Wi-Fi que ya están utilizando todo el espectro de

frecuencias disponible. La propagación NLoS requiere bajas frecuencias

portadoras de menos de unos pocos GHz que son muy apreciadas por el acceso

móvil en sí, como se muestra en la Fig. 4.5. La altura de la barra indica la

cantidad de MHz de ancho de banda para el enlace ascendente y descendente

del tráfico. Como regla general, el ancho de banda disponible para backhaul

debe ser lo suficiente como que para asegurar el acceso. Algunos afirman que

la eficiencia espectral de la red de retorno será mayor para así poder

compensar, pero esto parece poco probable dado que el acceso y backhaul

están operando en las condiciones de propagación muy similares y con la

interferencia de co-canal cerca de los transmisores será aun mas difícil.

El espectro "TDD" podría ser utilizado para backhaul NLOS, pero como muestra el

gráfico, la cantidad de éste es pequeño en comparación con las bandas de LTE y HSPA

que tendrá el backhaul. La banda de 3,5 GHz es grande y poco utilizada, sin embargo

3GPP está incorporando esta banda tanto UMTS (HSPA) y LTE.

El Espectro sin licencia "libre" - vale la pena cada centavo: Las bandas ISM de 2,4 y

5,8 GHz proporcionan una gran cantidad de ancho de banda disponible gratuitamente. Sin

embargo, en los puntos donde se necesita la capacidad de datos adicionales, la mayoría

del espectro ISM es probable que sea ya utilizado por Wi-Fi, Bluetooth y otros equipos.

Todas estas transmisiones restantes representan las interferencias no deseadas

76

Fig. 4.5 Uso de un espectro adecuado por falta de línea de retorno de vista

que reducen la calidad de la señal, el rendimiento y la calidad general de las soluciones

que utilizan estas bandas. Existen oportunidades donde la interferencia se puede reducir

en lugares aislados o con tecnologías de antenas inteligentes.

Backhaul NLoS se basa en los estándares de LTE: Una de las mejores características

del backhaul NLOS, son los llamados "in-band” relé, se incluyen en la red LTE

avanzada, donde una estación base puede utilizar la mitad del espectro de acceso a las

señales de retorno, conectados a un sitio celular. Si bien esto es bueno para la ampliación

de la cobertura, la eficiencia espectral para el tráfico del usuario final se redujo a la mitad,

por lo que no es una solución que aumente la capacidad necesaria para satisfacer la

creciente demanda.

Microondas - un montón de espectro, una tecnología madura para enlaces fijos:

Grandes cantidades de ancho de banda están disponibles en las frecuencias de 10-60GHz,

que a su vez significa un montón de capacidad. Estas frecuencias son ya ampliamente

utilizadas para enlaces de alta capacidad de comunicación punto a punto y topologías

multipunto. La pequeña longitud de onda a estas frecuencias trae una mezcla de

beneficios y desafíos. En el lado positivo, la alta ganancia, sumándole a esto lo compactas

y fáciles de construir conlleva a mejorar el presupuesto de los enlaces, sin embargo dichas

antenas deben ser cuidadosamente alineadas con el otro extremo del enlace. La longitud

de onda corta también significa que efectivamente la línea de visión es la única opción,

como la difracción y la penetración de alrededor o a través de los edificios y los árboles

se incurre en grandes pérdidas. Esto se puede convertir en una ventaja, ya que la

atenuación es de alta ayuda a reducir la interferencia de los vínculos cercanos que deseen

reutilizar las mismas frecuencias. Teniendo en cuenta la madurez de las tecnologías y la

disponibilidad de espectro para el backhaul de alta capacidad, las ondas de microondas

parecen ser el pilar de las pequeñas soluciones de backhaul celular.

Esto no debería ser una sorpresa, ya que el backhaul de microondas se ha utilizado

históricamente más para los enlaces de backhaul mucho más que todas las otras

tecnologías juntas.

77

Fig. 4.6 Topologías de redes de retorno

E-banda: Alrededor de 10 GHz del espectro disponible entre los 71 y 81GHz, es una

"ventana" entre los picos de absorción atmosférica. Los reguladores han hecho de este

espectro disponible en las condiciones de concesión de licencias de luz para fomentar la

innovación. A pesar de la atenuación de fondo es varias veces mayor aquí que en las

bandas de microondas, a corto plazo los enlaces de alta capacidad de más de un kilómetro

serán posibles. Están surgiendo nuevas tecnologías para explotar los anchos de banda

disponibles para producir alta capacidad en enlaces punto a punto. Estas antenas de alta

ganancia y altamente direccionales son compactas y fáciles de hacer, dado que las

longitudes de onda son muy cortas.

Point-to-Point utiliza uno o más enlaces para conectar las células a un PoP. Cada

enlace precisa de una antena de radio en cada extremo, por lo que el sitio Pop puede

convertirse fácilmente en un enjambre de antenas. La solución a esto, es crear una

estructura de árbol de nodos intermedios. El aprovisionamiento de la capacidad a través

del árbol requiere tener en cuenta el número de células pequeñas, para que así la adición

de nuevas células pequeñas pueda ser sin requerir una re-planificación de la red. Además,

dado que las atribuciones de frecuencias a menudo se gestiona de forma por enlace, la

construcción de estas redes puede llevar mucho tiempo. Esto no ha impedido el uso

generalizado de microondas punto a punto para los sitios de macroceldas, pero para el

rápido despliegue y la evolución continua es necesario implementar una red de células

pequeñas.

Topologías en anillo se forman cuando se cierra una cadena de enlaces en una red

punto a punto. Ofrece una mayor protección sin tener que recurrir a los enlaces

redundantes. Una desventaja de la topología de anillo es que se necesitan más saltos de

radio para llegar a lugares distantes. Multiplexación estadística es posible en una

topología de anillo, ya que la capacidad total de los enlaces en un anillo es generalmente

mayor que la de los enlaces en las ramas del árbol. Aprovisionamiento de la capacidad en

un contexto de aumento de la demanda es difícil y potencialmente caro, ya que cada

enlace requiere una actualización idéntica. Una forma de aumentar la capacidad del anillo

es para convertirse en una malla mediante la adición de enlaces fronterizos, y romper el

anillo en pequeños anillos que se describen a continuación.

78

Topología de malla incluyen muchos enlaces redundantes para proporcionar múltiples

rutas de conectividad entre los nodos de la red. Ellos son favorecidos para las

comunicaciones militares, ya que son tolerantes a la pérdida de nodos y enlaces,

haciéndolos robusto en un entorno de campo. Más recientemente, redes Wi-Fi de malla

que se han propuesto para las áreas municipales, como la variedad de opciones de ruta de

conectividad ayuda a mejorar la cobertura de más de una topología de punto a punto. La

latencia puede ser un problema para los nodos de varios saltos de distancia de la PoP, un

problema agravado si los nodos intermedios sólo tienen un solo radio y tienen que

almacenar y reenviar el tráfico. La creación de los enlaces cercanos a la PoP donde el

tráfico se concentra, pueden presentar cuellos de botella y por lo tanto los rangos deben

ser planteados de acuerdo con los enlaces más cortos más cerca de la PoP. También vale

la pena, teniendo en cuenta los problemas de antena que se enfrentan en frecuencias más

altas y los retos que esto se presentan cuando se instala cada nodo.

Topología de Multipunto es lo que siempre ha sido utilizado en la red de acceso

propia: acciones 'hub' central, su capacidad entre un número de terminales. Dado que la

demanda de tráfico son ráfagas, no es razonable asignar de forma permanente un recurso

fijo a cada celda pequeña que sólo lo puede necesitar de vez en cuando. Es más eficiente

el uso de los recursos a través de un mayor número de sitios celulares y promediar

cualquier diferencia en la demanda de tráfico en diferentes momentos del día. El resultado

es una utilización mucho mayor del recurso espectral, y finalmente más capacidad

utilizable por Hz de espectro. No es sólo la capacidad que se comparte, sino que el uso

del equipo también. Al igual que las redes de acceso, los sitios centrales utilizan antenas

de sector, que proporcionan cobertura sobre una amplia zona circundante. Esto tiene el

beneficio añadido de reducir a la mitad los costes de instalación, ya que sólo al final de

células pequeñas de la relación tiene que ser visitado para conectar la red de retorno al

concentrador.

4.5 Economía de la red de retorno de microcelulas.

Un coste total de propiedad (TCO), el análisis realizado por los analistas Senza Fili

muestra que multipunto microondas es especialmente rentable en comparación con el

punto a punto de microondas en entornos de alta densidad, por dos razones principales:

De esta manera más eficiente aprovecha las ganancias de agregación de tráfico.

Que permite a los operadores comprar, instalar y operar con menos equipos que

el equipo concentrador ya que se comparte a través de múltiples ubicaciones

RAN.

79

Fig. 4.7 Comparación de los costes de backhaul [9]

Multipunto permite a los operadores ahorrar un 49 por ciento en los costos en

comparación con un enlace de punto a punto de microondas en un despliegue de LTE en

un periodo de más de cinco años. El ahorro de costes a través de e-banda es comparable

en un 47 por ciento. Una solución de fibra arrendada puede costar siete veces más que

una solución de múltiples puntos dependiendo del lugar donde la red está siendo

desplegada por los altos costos recurrentes de los circuitos arrendados.

Sin embargo, otra dinámica interesante es el aumento del costo de transporte de datos

en un “costo por megabyte” base sobre las células pequeñas. A medida que comienzan la

planificación de las implementaciones de células pequeñas, los operadores móviles deben

comprender el caso de negocio. Instalación de una célula pequeña es más fácil y más

barata que una macrocélula, pero los operadores tendrán que instalar muchos más que las

macrocélulas, y que los cambios tanto en la dinámica de costos y los procesos operativos

son significantes.

La Fig. 4.7 muestra el costo por Mbps de capacidad para macrocélulas LTE y células

pequeñas, para diferentes tecnologías. Mientras que en ambos casos: células de macro y

pequeñas - soluciones multipunto son menos costosas debido al uso más eficiente del

equipo y el espectro, el coste sobre una base por Mbps es mucho mayor para células

pequeñas. Esto es porque el gasto de capital combinado y OPEX para cada

emplazamiento celular es comparable a las pequeñas y macrocélulas, pero los requisitos

de capacidad para células pequeñas son más bajos.

4.5.1 Coste Total de Propiedad (TCO).

Para llevar a cabo un análisis de TCO de una red de células pequeñas, es necesario

antes de que el caso de negocio este bien estudiado para el despliegue a nivel de calle, una

serie de suposiciones que se hicieron sobre los gastos operativos clave.

Los factores que afectan el TCO de una red de retorno en el mayor grado son:

A. El gasto de capital

Número de equipos y valor de compra

Costos de instalación

Planificación de costes de adquisición y preparación del sitio.

80

B. Opex

Espectro coste

Los costos de energía

Alquiler de espacio (la antena del sitio de alquiler de espacio, el gabinete

de alquiler)

Para soluciones de menor capacidad, la capacidad de la arquitectura backhaul al tráfico

agregado puede tener un impacto significativo para reducir los costos de transporte.

La reducción significativa de la cantidad de los equipos desplegados en una red

backhaul multipunto reduce la compra de equipo y costos de instalación (CAPEX).

También afecta los gastos del sitio de alquiler, aunque el impacto de esto puede variar un

poco con algunos modelos de mobiliario urbano.

El caso de la implementación para el exterior, a nivel de calle, está todavía en pañales.

Varios modelos que parecen estar surgiendo entre ellos:

Pieza de alquiler del equipamiento a instalar por la compañía proveedora

Alquiler por sitio

Gratuito de alquiler a cambio de la prestación de servicios gratuitos (por

ejemplo, metro, Wi-Fi)

Auto-construcción, donde los operadores de adquirir el espacio y luego

construir su propia pieza de mobiliario urbano (dedicado mástil exclusivamente

para los fines de la construcción de una estación base pequeña)

Sustitución de mobiliario urbano existente (farola) con un nuevo uno diseñado

para incorporar una pequeña celda. Esto se suele pagar por el operador.

Los operadores han estado siguiendo el enfoque de auto-construcción desde hace

varios años con mini-células, pero es lento y costoso. El interés en el uso de mobiliario

urbano para la implementación es muy fuerte con la disponibilidad y la principal

atracción es la sencillez de tratar con un número reducido de dueños de los espacios.

Independientemente de qué modelo de negocio se utilice para la adquisición de sitios, la

arquitectura de la solución de backhaul desplegado es crucial a la hora de implementar, la

energía requerida para operar los sitios y el espectro necesario para la solución de

backhaul principales consideraciones OpEx.

Multipunto también reduce la cantidad de espectro que requiere a través de sus

características de multiplexacion de paquetes de datos. Lo que es más, el beneficio

aumenta a medida que el número de sitios multiplexados aumenta, dando más

oportunidades para un pico de un sitio a cancelar un canal de otro. Así que a diferencia de

cualquier otra forma de backhaul de microondas, se vuelve más eficiente que las redes se

vuelven más densas.

81

Fig. 4.8 El coste de células pequeñas por Mbps de tráfico en 5 años

Esta última característica también influye en el último parámetro fundamental: el costo

de llevar un megabyte de datos. Muchos operadores y vendedores están previendo que la

capacidad inicial de LTE células pequeñas serán más bajos que el promedio de despliegue

de LTE macrocélulas (solo sector frente a la implementación multisectorial). Con la

capacidad de la célula pequeña menor que una macrocélula, el costo de llevar a un

megabyte de tráfico tiende a ser menor a medida que la capacidad de las células pequeñas

aumentan. Esto puede verse en la Figura 4-8.

Dado que el tráfico se basa en una red de células pequeñas, el costo de transporte baja

con todas las soluciones. La línea de tendencia muestra cómo una arquitectura

multipunto ofrece más valor, desde el momento de la instalación y escala mejor que el

tráfico crece a través de sus beneficios para la agregación. Desde el punto de vista de

inversión, el Valor Actual Neto (VAN) o la medición de si una inversión vale la pena es

superior para el backhaul multipunto, ya que ofrece un modelo de negocio mejor durante

la vida útil de la red.

La capital superior y características de funcionamiento de gastos y beneficios de la

agregación de las arquitecturas de múltiples puntos de microondas asegurar que el costo

por Mbps lleva es el más bajo a través de la más amplia gama de velocidades de datos,

algo no fácilmente igualado por arquitecturas de punto a punto.

82

4.6 Visión de Cambridge Broadband Networks para el backhaul de microcelulas

Cambridge Broadband Networks Limited (CBNL) es un proveedor de múltiples puntos

de microondas de backhaul móvil. Esta es una tecnología madura que ha sido

perfeccionado a lo largo de diez años de implementacion en todo el mundo. Hoy en día

hay más de 50 despliegues, este producto CBNL de VectaStar soporta las redes en vivo.

Alta capacidad

o Altos anchos de banda disponibles en frecuencias de microondas, y la

capacidad se combinaron entre un gran número de ráfagas células

pequeñas.

Rápido despliegue

o Espectro multipunto es normalmente la zona autorizada por lo tanto no

requieren la asignación de frecuencias para cada regulador de un nuevo

enlace.

o Los nuevos sitios de células pequeñas se pueden agregar sin una visita

al sitio del concentrador.

Bajo costo

o Topología multipunto mejora la utilización espectral, lo que reduce el

ancho de banda necesario para un número dado de células pequeñas en

un nivel dado de rendimiento

o Antenas compartidas y radios en el sitio concentrador, los costes

pueden amortizarse en las células pequeñas.

La línea de visión directa (LoS) la cobertura en entornos urbanos.

Como con todas las soluciones basadas en microondas, los enlaces se requieren para

poder funcionar con la calidad deseada de servicio. La Fig. 4.9 muestra la cobertura de

células pequeñas en nivel de la calle que pueden lograrse con un LoS a partir de dos sitios

de cubo en un entorno urbano denso. Esta trama se basa en un trazado de rayos en una

base de datos de construcción de alta resolución en 3D, que predice con precisión las

condiciones LoS. Las calles que irradian desde el centro están bien cubiertas con el más

alto de la modulación.

83

Fig. 4.9 Cobertura al nivel de calle de la línea de visión

84

CAPÍTULO 5

APLICACIÓN PRÁCTICA Y ANÁLISIS DE COSTO

En este capítulo se expone una aplicación práctica de la utilización de microceldas en

Valparaíso y cuál es el costo de implementar esta solución.

5.1 El diseño para el despliegue físico de células pequeñas

El factor de forma es mucho más importante para el equipo a nivel de calle de células

pequeñas de lo que es para macrosites de tejado. El equipo tiene que ser pequeño y ligero

para una instalación rápida no calificada, así como discreta desde una perspectiva de

planificación.

Diseños sencillos serán esenciales para las pequeñas localidades de células en el

mobiliario urbano. La Fig. 5.1 muestra pequeñas células VectaStar de Cambridge

Broadband Networks solución de backhaul celular y en la Fig 5.2 ilustra cómo se puede

implementar como parte de una estrategia de células pequeñas en una zona urbana densa.

Las células VectaStar es una nueva gama de unidades exteriores diseñadas

específicamente para la instalación de la cobertura de la calle de farolas u otras

estructuras urbanas como se puede ver en la Fig. 5.2 y 5.3.

Fig. 5.1 Unidad pequeña de backhaul celular - flexible para desplegar [9]

85

Fig. 5.2 Ejemplo de pequeñas unidades de backhaul celular en Londres

Si esto lo aplicamos a una zona de Valparaíso quedaría de la siguiente forma Fig. 5.3.

Fig. 5.3 Instalación de microceldas sector bellavista en Valparaiso

86

Ahora el mapa para el sector quedaría de la siguiente forma.

Fig. 5.4 Mapa de ubicación de microceldas

5.2 Análisis de costos

Uno de los pasos finales, y algunas veces el de mayor peso cuando se desarrolla un

proyecto, es la determinación de costos. El logro de una buena ingeniería es, no solo el

encontrar la mejor solución que cumpla todos los requerimientos técnicos, sino también el

encontrar la solución económicamente óptima.

En el presente proyecto se analizan los gastos operativos y capitalizables que se

generan por la implementación y operación de un nuevo sitio; en particular, se realizará

dicho análisis de costos para las opciones técnicamente viables. De esta manera se

realizará un comparativo costo / beneficio para encontrar las diferencias con respecto a la

configuración solo BTS o micro celdas.

Finalmente se recomienda la mejor opción considerando los aspectos ya mencionados.

87

5.3 Definición CapEx y OpEx [10]

Antes de comenzar el análisis de costos se debe definir claramente las diferencias

entre costos capitalizables (CapEx) y costos operativos (OpEx).

5.3.1 CapEx (“Capital Expenditures”)

El monto asignado al CapEx se usa para adquirir o mejorar recursos en un

periodo, dichos recursos tienen una vida útil relativamente larga como son las

propiedades o equipos. De estos recursos se espera tener beneficios a medio o largo plazo.

5.3.2 OpEx (“Operating Expenditures”)

Las Gastos operativos (OpEx) se dan por compras de género o servicios que se

utilizan para la operación diaria de una empresa. Estos recursos generalmente se

consumen en un periodo de tiempo muy corto. Son la cantidad que se paga por el

mantenimiento del recurso adquirido con CapEx o el costo de hacer negocio, excluyendo

depreciación. Las ganancias totales se encuentran, luego de que estos gastos son

deducidos.

5.4 Análisis de costos

Los costos asociados a una instalación de un estación base son los siguientes:

Para una antena 3G:

1. Instalación de Torre Autosoportada y Monoposte: US$60.000.- ( 30.240.000)

2. Costo del enlace MMOO: US$7.500.- (3.780.000)

3. Arriendo de sitio: 10 – 35 UF/mes ( 400.000)

4. Respaldo asegurado 48h (Activo y Pasivo): US$25.000 grupo + US$20000

instalación + US$12.000 baterias

25.000 + 20000 + 12000 = 57.000 (28.728.000) [10]

88

Costos totales.

28.728.000 + 3.780.000 + 30.240.000 = 62.748.000

Ahora hay que tener en claro cuáles son los costos asociados a la instalación de micro

celdas para poder cubrir la misma área que cubre una base estación.

En este caso se necesitan alrededor de 20 microceldas para poder iluminar los 10km2.

Tomando en cuenta que cada una de las microceldas iluminan 500m2.

Para ver los costos asociados a la implementación de esta tecnología se tiene los

siguientes:

20 microceldas x $200.000 = 4.000.000.- aproximadamente.

La diferencia en los costos es notoria, es por esto que el uso de células pequeñas es la

solución más rentable para la implementación de una red LTE 4G.

89

CONCLUSIONES

Para poder dar cabida a la gran demanda de ancho de canal existente hoy en día es

necesario la aparición de nuevos sistemas de comunicación que conllevan a un complejo

desarrollo de móviles, hardware que satisface una red celular (radio base, MSC, entre

otros.), técnicas de acceso, protocolos de señalización, entre otros. que conforman al

nuevo sistema.

Estos adelantos manejan ciertas diferencias parciales y en varios casos totales con

los sistemas anteriores, considerados obsoletos o no funcionales con las nuevas

necesidades de los usuarios, ya que éstas son las principales causas del origen de mejores

sistemas, por lo tanto se producen incompatibilidades entre estándares provocando

problemas de cobertura tal es el caso de GSM y TDMA.

La solución más adecuada para el soporte de ambos sistemas es la de implementar

un estándar dual que los maneje, así como el desarrollo de un nuevo teléfono que los haga

coexistir y por lo tanto que sepa manejar el estándar. Una de las desventajas de esta

solución es que los usuarios tendrían que comprar el móvil para que de esta manera

pudieran establecer una comunicación entre sistemas.

En un principio la solución que se planteó en el proyecto de titulación, para este

problema era una radio base que soportara ambos sistemas de comunicación pero una vez

ahondando un poco más en el tema se optó por dar otra solución.

Para poder lograr la implementación de una nueva tecnología que fuera capaz de

cumplir con los requerimientos de los clientes es necesario tener una planificación de la

red en la cual quede todo claro de cómo se va a poner en marcha este nuevo estándar. La

amplia gama de opciones, tanto en la modulación como en el tipo de antenas hace que

realizar la planificación sea un proceso que toma tiempo para poder elegir la mejor opción

para así cubrir el crecimiento de la red celular en Chile ya que cada día se hace más

indispensable tener mayores anchos de canal para poder dar cobertura a los nuevos

Smartphone que se encuentras disponibles en el mercado.

Esta red de comunicaciones que se implementará debe ser de muy alta velocidad,

para esto se utilizan multiplexaciones digitales, la multiplexación síncrona, viene a

resolver los problemas del transporte de paquetes a alta velocidad, junto con una red de

fibra óptica y microondas, la interconexión entre las antenas es mucho más fácil y sencilla

que con la multiplexación pleciocrona. Es muy importante tener en cuenta la información

del mercado para así poder realizar un dimensionamiento adecuado tomando en cuenta

varios parámetros y formas de hacerlo. Uno de los parámetros más usado es el

dimensionamiento mediante el cálculo de Erlang B que indica cual es la cantidad máxima

de llamado que pueden ingresar al mismo tiempo.

Después de un largo estudio se ha propuesto el uso de microceldas para la

implementación de un sistema LTE en chile, debido a la facilidad de instalación y su bajo

costo es la mejor opción para la implementación de esta nueva tecnología el país. Si lo

comparamos con el costo de instalar una mayor cantidad de base-estaciones el retorno de

inversión es mucho más rápido, obteniendo utilidades mucho más altas para la empresa.

Si bien aumentan los puntos de falla en comparación a tener solo una microcelda

la cantidad de usuarios que quedan sin cobertura tanto de voz como de datos es mucho

90

menor, por lo tanto es impacto en los usuarios es bajo en comparación al escenario actual

de 3G. Es por esto que esta opción es la que se debe implementar en el país tanto por

tema económico como técnico descrito durante este proyecto de titulación

91

BIBLIOGRAFÍA

[1] Informe subtel sobre el número de clientes por compañía en chile http://www.subtel.gob.cl/prontus_subtel/site/artic/20070212/pags/20070212182348.html, 2011.

[2] Ing. Oscar Zevallos Torres, «Redes de Alta velocidad, Multiplexacion digital,» Universidad Andina del Cusco. Available

[3] Capítulo 6 Dimensionamiento de Redes Moviles, Atel acesores C.A.

[4] Cost and Reliability Estimation of Radio Access Network Structures for 4G Systems A. Krendzel, Y. Koucheryavy, J. Harju

[5] Advanced cellular network planning and optimisation 2g/2.5g/3g. . .evolution to 4g Edited by Ajay R Mishra Nokia Networks, 2011

[6] Evolved cellular network planning and optimization for UMTS and LTE, edited by Lingyang Song and Jia Shen, 2007.

[7] Ajay R Mishira, «Advanded cellular network planing and Optimisation», Nokia Network,2007.

[8] 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical Channels and Modulation (Release 8), Multiplexing and Channel Coding (Release 8), Physical Layer Procedures (Release 8), 3GPP

[9] Easy small cell backhaul, An analysis of smal backhaul requerimients and comparision of solutions, february 2012, Cambridge Broadband network

[10] Santiago, Chile – May 7, 2012 – Empresa Nacional de Telecomunicaciones S.A. (Bolsa de Comercio de Santiago: ENTEL) “the Company” or “Entel” today announced unaudited results for the first quarter ended March 31, 2012.

http://www.subtel.gob.cl/prontus_subtel/site/artic/20070212/pags/20070212182348.html

http://www.subtel.gob.cl/prontus_subtel/site/artic/20070212/pags/20070212182348.html

Tesis planifiación de una red 4G LTE

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