Flexi
Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Electrónica “ANÁLISIS Y
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Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Electrónica
“ANÁLISIS Y DEFINICIÓN DE EQUIPOS FLEXI WCDMA, MULTIRADIO, FLEXI EDGE, EN LA INSTALACIÓN DE UNA ESTACIÓN BASE 4G LTE” Tesis para optar al título de: Ingeniero Civil Electrónico Profesor Patrocinante: Sr. Néstor Fierro Morineaud. Ingeniero Electrónico, Licenciado en Ciencias de la Ingeniería, Diplomado en Ciencias de la Ingeniería
RUBÉN EDUARDO VERA OYARZÚN VALDIVIA – CHILE 2014
COMISIÓN DE TITULACIÓN
PROFESOR PATROCINANTE
Sr. Néstor Fierro Morineaud Firma
PROFESORES INFORMANTES
Sr. Franklin Castro Rojas Firma
Sr. Fredy Ríos Martínez Firma
Fecha de Examen de Titulación
Agradecimientos No puedo dejar pasar esta sección sin dedicar algunas palabras a las personas que fueron partícipes de este escrito y extenderlo para aquellos que me brindaron todo su apoyo en mi paso por la universidad. En primer lugar agradecer a Dios, aunque me cueste hablar un poco sobre esto, pero sé que fue parte de mis fortalezas, sabiduría, inteligencia con que aborde este largo camino como estudiante. A mis padres, Claudio y Jovita por el apoyo incondicional que me brindaron en los años que duró este proceso, sin ellos nada habría sido lo mismo y me siento afortunado por la oportunidad que me brindaron a nes del año 2006, cuando decidimos optar por una carrera universitaria y comprometernos como familia a lograr tal proceso. Otro pilar fundamental fueron mis hermanos, Claudia, Andrés, Alicia y mis sobrinos, Felipe y Catalina (Porochón) que siempre estuvieron conmigo en las buenas y en las malas; aún recuerdo cuando pasó por mi mente retirarme de la carrera y fueron ellos los encargados de que eso no ocurra, con su amor y ayuda salí adelante. Sinceramente, quiero que sean parte de estas palabras mis profesores, Sr. Néstor Fierro, Sr. Franklin Castro y Sr. Fredy Ríos los cuales fueron muy importantes en mi formación como profesional y como persona, me siento muy agradecido por los conocimientos otorgados en las distintas aulas que visitamos conjuntamente y que hasta el día de hoy son parte de mi formación académica. Un reconocimiento especial se merecen las personas que fueron parte de lograr este trabajo de titulación, Cristian Vergara, Maikel Mella y Alejandro Martínez, los cuales me brindaron las herramientas necesarias para cumplir con los objetivos propuestos en este trabajo. Finalmente destacar a quienes fueron y son mi segunda familia, con quienes viví mis mejores momentos como universitario, muchas alegrías, anécdotas, sufrimientos y momentos no tan alegres. Me re ero a mis amigos , Félix, Aquiles, Nelson, Diego, Iván, Jonathan, Mauro, Carlos, Eduardo, Patricio, Paulina, que sin ellos hubiese sido todo más complejo de concluir. Mención honrosa para el Hogar Estudiantil Villa Virginia, lugar que me hospedó por 6 años en la linda Cuidad de Valdivia. A todos los mencionados, a mis seres queridos, amigos y conocidos que fueron parte de este proceso, muchísimas gracias.
3
Índice general Resumen
8
Introducción
9
1. Capítulo I. Estudio Teórico de Tecnologías Móviles GSM/EDGE, WCDMA/HSPA, LTE (FDD/TDD). 10 1.1.
1.2.
Aspectos generales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
1.1.1.
Arquitectura general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
1.1.2.
Tipos de acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
Tecnologías existentes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
1.2.1.
Primera generación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
1.2.2.
Segunda generación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
1.2.3.
Tercera generación
14
1.2.4.
Cuarta generación LTE
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
2. Capítulo II. Descripción Técnica en la Instalación de Equipos Flexi WCDMA, Multiradio, Flexi Edge. 24 2.1.
Seguridad y prevención de riesgo
2.2.
Preparación de materiales y equipamiento
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
2.3.
Módulo de BTS Flexi Multirradio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
2.3.1.
Manipulación de los módulos
26
2.3.2.
Ingreso del cableado a los módulos
2.3.3.
Orden de instalación recomendada de módulos
2.3.4.
Requerimiento de instalación de gabinete Flexi BTS
2.3.5.
Etiquetas (stickers) de los equipos
2.4.
2.5.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
26 27
. . . . . . . . . . . . . .
28
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
Opciones de instalación de BTS modular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
2.4.1.
Requerimiento de instalación en pared . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
2.4.2.
Requerimientos de instalación en poste o mástil . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
2.4.3.
Requerimiento de instalación en pila
32
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Integración urbana para estructuras de soporte de telefonía 2.5.1.
Zona residencial
2.5.2.
Zona comercial
. . . . . . . . . . . . . .
32
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
4
5
2.5.3.
Zona industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
3. Capítulo III. Análisis y Con guración del Funcionamiento de una Estación Base 4G LTE. 38 3.1.
3.2.
Instalación de equipos y componentes internos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
3.1.1.
Instalación concentrada y distribuida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
3.1.2.
Con guración MIMO 2x2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
Instalación sistema radiante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
3.2.1.
Instalación de antena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
3.2.2.
Instalación cables coaxiales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
3.2.3.
Procedimiento de sellado de conectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
3.2.4.
Kit de tierra
48
3.2.5.
Etiquetado de cable
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
3.3.
Integración de BTS LTE (eNodoB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
3.4.
Mantención y prevención de fallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
3.4.1.
Mantenimiento preventivo estación base
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
3.4.2.
Mantenimiento correctivo estación base
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
4. Capítulo IV. Conclusión
51
4.1.
Antecedentes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
4.2.
Resultados y discusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
5. Anexo A
59
6. Anexo B
65
Índice de guras 1.1.
Arquitectura de red GSM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
1.2.
Arquitectura de red GSM/GPRS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
1.3.
Esquema de bloques para una red UMTS.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
1.4.
Arquitectura del sistema LTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
1.5.
Red de acceso E-UTRAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
2.1.
Módulo de BTS.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
2.2.
Ingreso del cableado DC y de transmisión a los módulos. . . . . . . . . . . . . . . . .
27
2.3.
Orden de instalación recomendada de módulos.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
2.4.
Instalación gabinete exi BTS.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
2.5.
Pasos a seguir para instalación de plinth a la pared. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
2.6.
Kit de montaje VMPB.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
2.7.
Kit de montaje FPKA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
2.8.
Montaje de plinth en el soporte de antena con FPKA.
. . . . . . . . . . . . . . . . .
31
2.9.
Fijación de módulos a mástil.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
2.10. Instalación en pila. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
2.11. Monoposte radomo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
2.12. Antena chimenea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
2.13. Antena palmera.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
2.14. Antena en fachada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
2.15. Tótem publicitario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
2.16. Poste publicitario.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
2.17. Torre autosoportada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
3.1.
BTS LTE (eNodoB). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
3.2.
Instalación distribuida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
3.3.
Con guración MIMO 2x2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
3.4.
Instalación FPRA sobre battery box. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
3.5.
Instalación módulo de transmisión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
3.6.
Conexión de bra entre FSME y FRHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
3.7.
Instalación OVP.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
3.8.
Modelo de antena.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
6
7
3.9.
Instalación de antena.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.10. Procedimiento de sellado.
46
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
3.11. Sellado conector antena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
4.1.
Cobertura LTE Movistar.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
4.2.
Cobertura LTE Entel.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
4.3.
Cobertura LTE Claro.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
4.4.
Sectores de cobertura sitio 10L011. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
5.1.
Update SW to BTS Site. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
5.2.
BTS Site Manager. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60
5.3.
BTS Site Manager
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60
5.4.
BTS Site Manager. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
5.5.
BTS Site Manager. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
5.6.
BTS Site Manager. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
5.7.
BTS Site Manager. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
5.8.
RET Settings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
5.9.
BTS Site Manager. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
5.10. BTS Site Manager. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
8
Resumen Tras una experiencia como ingeniero RF realizando TSS (Technical Site Survey), analizando terrenos para la construcción de sitios de telefonía móvil en el proyecto 4G LTE, nace la motivación de este trabajo de titulación, con el objetivo general de analizar y describir la instalación de equipos que conforman una estación base LTE (eNodoB). En ese contexto los equipos Flexi desarrollados por Nokia Siemens Networks, fueron los elegidos para implementar las redes 4G en nuestro país. Por ello se propuso un estudio teórico del desarrollo de las tecnologías móviles, extendiéndose en la cuarta generación y que introduzca al tema LTE, así abordar de mejor forma la instalación y funcionamiento del equipo utilizado. La metodología con que se llevó a cabo el estudio de instalación de los módulos Flexi, consistió en recopilar información de manera práctica, analizando manuales, estándares de instalación, entre otros y que puedan describir en forma real y en terreno lo que sucede con estos sitios actualmente. A modo de discutir el estudio, se analiza una red 4G, que pudo concluir que la banda de los 2600 MHz, que es la que se abarca en este escrito y los 700 MHz son bloques de frecuencias complementarios en la cobertura LTE de nuestro país, que conjuntamente pueden dar una experiencia real 4G.
Abstract After an experience as engineer RF realizing TSS (Technical Site Survey), analyzing areas for the construction of places of mobile telephony in the project 4G LTE, there is born the motivation of this work of degree, with the general target to analyze and to describe the installation of teams that shape a base station LTE (eNodoB). In this context the Flexi equipment developed by Nokia Siemens Networks, were chosen to deploy 4G networks in our country. So a theoretical study of the development of mobile technologies is proposed, extending into the fourth generation, and introduce the topic LTE, this way to tackle of better form the installation and functioning of the used team. The methodology that was carried out the study of installation of the modules Flexi, consisted of compiling information of a practical way, analyzing manuals, standards of installation, between others and can realistically describe the eld and what is happening with these sites. A way to discuss the study, we analyze a 4G network, that could conclude that the band of 2600 MHz, which is the one that is included in this writing and 700 MHz complementary frequencies blocks are in the coverage LTE of our country, which jointly can give a real experience 4G.
Introducción La evolución de los sistemas de telefonía móvil ha sido un proceso que ha visto en pocos años la introducción de múltiples avances tecnológicos que han permitido que sean cada vez más las personas que hacen uso del teléfono celular. Así pues, imaginar hoy en día un mundo sin las telecomunicaciones sería pensar en otro planeta completamente diferente al que vivimos actualmente. Nuevas técnicas de codi cación, multiplexación, cifrado, acceso, etc., han permitido que la telefonía móvil haya pasado de ser un servicio de voz, como lo era en un principio, a uno que ofrece una amplia gama de aplicaciones multimedia que permiten las comunicaciones en tiempo real, a altas velocidades de transmisión e incluso con altas posibilidades de movimiento. Long Term Evolution (LTE) es el nombre que la 3GPP ha dado a la línea evolutiva que abarca los sistemas de comunicaciones móviles GSM, GPRS, EDGE, UMTS y HSPA, culminando en LTEAdvanced, que se caracteriza por ser un sistema de cuarta generación. Con ello se plantea en un comienzo, entre otros objetivos, alcanzar altas velocidades pico en la interfaz radio, operar completamente en modo paquete ofreciendo todos los servicios sobre el protocolo IP, reducir los tiempos de latencia y permitir canalizaciones exibles de hasta 20 MHz. A principios del 2013 se comienza a desplegar la red LTE en Chile [1], y este trabajo de n de carrera propone dar a conocer los equipos necesarios para la implementación de una estación base 4G (eNodoB) en relación a los módulos Flexi desarrollado por Nokia Siemens Networks. Esta compañía, ofrece una red de acceso de radio LTE de alta capacidad, por medio de la estación base Flexi Multiradio, esta estación soporta GSM, 3G y LTE. En consecuencia, los objetivos que se plantearon para desarrollar este trabajo fueron estudiar las tecnologías móviles GSM/EDGE, WCDMA/HSPA+, LTE, junto a su evolución, descripción y arquitectura de red, lo cual se aborda en el capítulo I. A continuación, se dan a conocer las opciones de instalación, posicionamiento de cables y requerimientos de instalación en los distintos módulos, descritos en un segundo capítulo. Uno de los objetivos fundamentales de este trabajo consiste en describir la instalación de componentes internos de equipos Flexi en una estación base 4G (eNodoB), sin incluir una estación de control ya que aumentaría el estudio de equipos, lo cual se analiza en el tercer capítulo, además de la conexión del cableado óptico, instalación de antenas, posición de conectores, etiquetado de cables, entre otros. Finalmente, en un último capítulo a modo de conclusión se analiza la red 4G de la ciudad de Puerto Montt, con el n de globalizar y discutir todo lo expuesto en el escrito, para dar a conocer las respectivas conclusiones nales. Esperando que sea llamativo y de interés del lector se da inicio al trabajo de titulación para optar al título de Ingeniero Civil en Electrónica, aportando al conocimiento tecnológico de la actualidad.
9
1 Capítulo I. Estudio Teórico de Tecnologías Móviles GSM/EDGE, WCDMA/HSPA, LTE (FDD/TDD). En este capítulo se entrega una descripción de la estructura de un sistema de comunicación móvil. Posterior a esto se explica de forma breve las principales características de la primera generación, 2G y 3G. La descripción de estas tecnologías permite entregar las bases para una mayor comprensión de la tecnología de cuarta generación LTE, que también será abordada en este capítulo de manera más detallada.
1.1.
Aspectos generales
Los sistemas de comunicación móvil se basan principalmente en la transmisión de datos (en particular voz) a través de un terminal o teléfono móvil y la interfaz radio eléctrica que conecta al usuario a la red móvil. El teléfono móvil es el dispositivo que permite tener acceso a la red celular. El nombre celular se originó debido a la distribución de las antenas repetidoras en la red, donde a cada una se le considera una célula. La comunicación móvil consiste en la combinación de una red de estaciones transmisoras-receptoras de radio (repetidores, antenas) y una serie de centrales de conmutación, que posibilita la comunicación entre celulares o entre móviles y teléfonos de la red ja.
1.1.1. Arquitectura general La arquitectura general de una red móvil está compuesta por varias etapas [2]. De forma abreviada se describen a continuación las más generales: El Terminal: es el equipo que interactúa con el usuario y que cumple la función de codi car la información y transmitirla hacia la red. Es capaz de transmitir, audio, datos, imágenes y multimedia. Interfaz Radio Radioeléctrica: es el tipo de transmisión de la información a través del aire. También se le llama tipo de acceso de radio. Esta etapa es sumamente importante porque realiza la comunicación entre el usuario y la red. En esta interfaz se regula la velocidad y forma de transmitir los datos.
10
11
Estaciones Bases: corresponde al conjunto de antenas y sus equipos de monitoreo. Cumple la función de dar cobertura al terminal. Control Estaciones Base: controla un grupo de estaciones bases con el objetivo de mantener la conexión a través del salto de una antena a otra o también conocido como handover. Núcleo de Red: es donde se realiza la conmutación de la información, el enlace hacia las otras redes. Además posee la información de autenti cación de los usuarios.
1.1.2. Tipos de acceso La interfaz radioeléctrica corresponde al formato de transmisión de la información que viaja por el aire y que permite que varios usuarios puedan establecer una comunicación al mismo tiempo. Sin un método de organización, surgirían interferencias que afectarían la comunicación. Existen varios métodos de transmisión de la información, estos pueden ser analógicos o digitales. Cada método se caracteriza por transmitir a cierta cantidad de potencia, operar con un ancho de banda determinado, por su dirección de transmisión; en un sentido (simplex) o en ambos sentidos (duplex). Para los sistemas de datos cada tipo de acceso permite diferentes velocidades de transmisión.
1.2.
Tecnologías existentes
El rápido avance tecnológico ha permitido crear dispositivos móviles cada vez más so sticados y capaces de proporcionar una amplia gama de aplicaciones, con lo cual la aceptación y penetración de la telefonía móvil a nivel mundial es más que evidente, convirtiéndose el teléfono celular en un dispositivo indispensable en la vida cotidiana del mundo actual. Las tecnologías 2G, 3G que se estudian en este trabajo son las desarrolladas por la organización 3GPP (Third Generation Partnership Project [3]) ya que estas, GSM y UMTS, han sido las tecnologías que han predominado en cada generación y han entregado los antecedentes para desarrollar LTE. Así, se puede entender de mejor manera el equipamiento utilizado en LTE, lo cual se verá en el siguiente capítulo.
1.2.1. Primera generación La primera generación (1G) hizo su aparición en 1979 [4]. Se trataba de un sistema analógico de baja capacidad orientado únicamente a transmisión de voz. La tecnología aplicada a esta generación tenía como nombre AMPS (Advanced Mobile Phone System). El tipo de acceso que utilizó fue FDMA (Frecuency Division Multiple Access), donde el acceso al medio se realiza dividiendo el espectro disponible en canales, que corresponden a distintos rangos de frecuencia, asignando estos canales a distintos usuarios y comunicaciones a realizar, sin interferirse entre sí. Este requería de un ancho de banda grande para poder soportar varios usuarios.
12
Entre sus limitaciones se encontraban las bajas velocidades de transmisión, los enlaces pocos estables que provocaban la pérdida de la comunicación fácilmente y la poca seguridad que poseía el sistema. Por el lado de su arquitectura, era robusta ya que estaba formada por una gran cantidad de sistemas incompatibles entre sí, lo que hacía muy difícil la opción de tener cobertura fuera de la zona geográ ca (roaming).
1.2.2. Segunda generación La segunda generación de telefonía móvil que apareció alrededor de 1990 fue bautizada como GSM (Global System for Mobile communications) y fue desarrollada por la 3GPP [4]. Uno de los grandes saltos que generó fue el paso a un sistema totalmente digital. Gracias a este cambio la red pudo entregar más servicios tales como, envío de mensajes de texto en un servicio denominado Short Menssage Service o SMS y roaming. GSM utilizó como tipo de acceso una variación de TDMA (Time Division Multiple Access) y FDMA (Frecuency Division Multiple Access). Dentro de la segunda generación se realizaron varias modi caciones con respecto al sistema de transmisión de datos ya que los servicios de mensajería SMS carecían de una conectividad e ciente debido a que GSM realizaba estas operaciones a través de conmutación de circuitos. Las tecnologías desarrolladas para mejorar el sistema fueron GPRS (General Packet Radio Service) y luego EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). GPRS fue una actualización que agregó al núcleo de red un bloque de conmutación de paquetes, que se encargó de gestionar el trá co de datos. Mientras que EDGE se baso en mejoras en la interfaz aérea, lo que permitió un aumento de la velocidad en la transmisión de datos.
1.2.2.1. Arquitectura GSM El éxito del sistema GSM rápidamente se extendió por países de todo el mundo, y con aparición de los teléfonos celulares tribanda, que operan en las frecuencias 900, 1800 y 1900 MHz, se hacía cada vez más fácil el empleo del roaming internacional permitiendo establecer comunicaciones en cualquiera de los cinco continentes. La arquitectura GSM conserva los bloques generales de una estructura básica de red móvil, como se obseva en la gura 1.1. Entre cada uno de estos bloques funcionales, existe una interfaz eléctrica adecuada, responsable de hacer posible el intercambio de información entre ellos. A su vez, cada bloque se encuentra constituido por sub-bloques, que realizan operaciones especí cas dentro de la red [5].
1.2.2.2. Arquitectura GPRS El sistema GSM con la arquitectura antes mencionada estaba limitado para las aplicaciones básicas de mensajería (SMS) y datos. Esto se debía a que para realizar una transferencia de datos había que tener una conexión abierta durante todo el tiempo de envío de la información. GPRS permitió un
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Figura 1.1: Arquitectura de red GSM.
sistema de transmisión de datos (paquetes) más e ciente. Incorporó nuevos bloques en el núcleo de red GSM, que permitieron la transferencia de datos a través de conmutación de paquetes. De esta forma la transmisión de voz se realizaría dentro de la arquitectura GSM (basada en conmutación de circuitos) y los servicios de mensajería y datos como conexión a internet se realizarían gracias a GPRS. Por otro lado, el coste de implementación del sistema GPRS es bajo ya que al ser una extensión de GSM se utiliza todo el hardware existente añadiendo solo dos nuevos nodos SGSN (Serving GPRS Support Node) y GGSN (Gateway GPRS Support Node) para el trá co de paquetes e incorporando una unidad PCU (Packet Control Unit) en las BSC (Base Station Controller), con la capacidad de que los canales sean asignados dinámicamente a GSM o GPRS dependiendo de los niveles de trá co dando siempre prioridad a los servicios de voz, lo anteriormente descrito se puede ver en la gura 1.2 [5]. GPRS integra el concepto de calidad de servicio (QoS), que representa la capacidad de adaptar el servicio a las necesidades de una aplicación.
1.2.2.3. EDGE EDGE es el puente entre las redes 2G y 3G y se considera una evolución de GPRS. Así como la tecnología GPRS complementó a GSM con la adición de una codi cación adaptativa, EDGE complementa a GPRS con la introducción de la modulación adaptativa. En este sentido, además de la modulación GMSK (Gaussian Minimum-Shift Keying) empleada en GSM y GPRS, EDGE introduce la modulación 8PSK (8 Phase Shift Keying), que permite triplicar la tasa de transmisión de datos de GPRS a cambio de una menor área de cobertura. EDGE puede alcanzar una velocidad de transmisión de 384 Kbps en modo de paquetes, con lo cual cumple los requisitos de la ITU, para una red 3G [6].
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Figura 1.2: Arquitectura de red GSM/GPRS.
Los cambios principales de este sistema se encuentran a nivel de capa física y MAC/RLC, con lo cual la arquitectura de la red GPRS no necesita ser modi cada excepto en las BTS donde debe agregarse una nueva unidad transceptora. Adicionalmente se deben actualizar los software en las BSC para permitir la conmutación de GSM/GPRS a EDGE cuando sea necesario, y por último se requiere de nuevos terminales móviles con un software que permita codi car y decodi car los nuevos esquemas de modulación utilizados en EDGE.
1.2.3. Tercera generación A pesar de las mejoras de velocidad para datos que entregó EDGE en GSM/GPRS, el sistema siguió siendo limitado sobre todo para el acceso a servicios multimedia y conexiones a internet. Por otra parte, debido al aumento de usuarios se requirió de un sistema que permitiera mayor capacidad, entre otras modi caciones. La tecnología que permitía mejorar GSM/GPRS/EDGE, y que provocaba un menor impacto fue UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), que también fue desarrollada por la 3GPP.
1.2.3.1. Características generales Para mejorar las velocidades de transferencia y capacidad en la red, UMTS modi có el tipo de acceso y los terminales móviles. UMTS consideró muy pocos cambios en la arquitectura de la red, lo que permitió compatibilidad (coexistencia) entre las redes. UMTS también separó de nitivamente el trá co de datos y de voz en dos dominios. En el núcleo de red se de nieron el dominio de conmutación de circuitos (CS) para los servicios de voz y el dominio de conmutación de paquetes (PS) para los servicios de datos. UMTS también permitió que
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los sistemas de datos estuvieran basados totalmente en protocolo IP, lo que facilitó el sistema de cobro en función del trá co o descarga. Sus tres grandes características son la capacidad multimedia, una velocidad de acceso a internet elevada, la cual también le permite transmitir audio y video en tiempo real y una transmisión de voz con calidad equiparable a la de las redes jas.
1.2.3.2. Arquitectura de red UMTS presenta una arquitectura en la que, principalmente se describen tres elementos, el UE o equipo de usuario, UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) y la red central. Dicho esquema se muestra en la gura 1.3. La interfaz Uu se encuentra entre el UE y la red UTRAN y entre esta y la red central o Core Network, se encuentra la interfaz Iu. Cabe destacar, que la interfaz entre UE y la red UTRAN es la tecnología WCDMA, es decir, la conexión entre el equipo del usuario y la red de acceso de radio para UMTS es mediante la tecnología WCDMA. A continuación se describe brevemente cada bloque.
Figura 1.3: Esquema de bloques para una red UMTS.
Núcleo de red (Core Network): El núcleo de red incorpora funciones de transporte y de inteligencia. Las primeras soportan el transporte de la información de trá co y señalización, incluída la conmutación. El encaminamiento reside en las funciones de inteligencia, que comprenden prestaciones como la lógica y el control de ciertos servicios ofrecidos a través de una serie de interfaces bien de nidas, también incluyen la gestión de la movilidad. A través del núcleo de red, el UMTS se conecta con otras redes de telecomunicaciones, de forma que resulte posible la comunicación no sólo entre usuarios móviles UMTS, sino también con los que se encuentran conectados a otras redes. Red de acceso radio (UTRAN): Desarrollada para obtener altas velocidades de transmisión. La red de acceso radio proporciona la conexión entre los terminales móviles y el Core Network. En UMTS recibe el nombre de UTRAN y se compone de una serie de subsistemas de redes de radio (RNS) que son el modo de comunicación de la red UMTS. Un RNS es responsable de los recursos y de la transmisión/recepción en un conjunto de celdas y está compuesto de un RNC y uno o varios nodos B. Los nodos B son los elementos de la red que se corresponden con las
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estaciones base y el controlador de la red de radio (RNC) es responsable de todo el control de los recursos lógicos de una BTS (Estación Base Transmisora). UE (User Equipment): Se compone del terminal móvil y su módulo de identidad de servicios de usuario/suscriptor (USIM) equivalente a la tarjeta SIM del teléfono móvil.
1.2.3.3. Acceso de radio El tipo de acceso de radio que se ocupa en la tecnología UMTS es CDMA con una expansión por secuencia directa, denominado WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Esta interfaz utiliza un ancho de banda de 5MHz que no permite exibilidad, es decir, que si se quiere aumentar el ancho de banda este debe ser en múltiplos de 5MHz. WCDMA es capaz de transferir datos desde 144 hasta 512 Kbps para áreas de cobertura amplias y en áreas locales puede llegar a velocidades de 2Mbps [7]. WCDMA es una técnica que se basa en el sistema de división por código, donde la banda base es ensanchada en su espectro, mediante la multiplicación por una secuencia conocida de alta frecuencia. La secuencia conocida permite identi car la señal en banda base en ambos extremos de la transmisión (receptor y transmisor). Al tener mayor frecuencia la señal ensanchada permite una mayor velocidad de transmisión. Para la recuperación de la señal de banda base en la recepción se multiplica la señal modulada por la misma secuencia. Esta operación restaura el ancho de banda de la señal útil (banda base), sin embargo, ensancha la de cualquier otra señal interferente de banda estrecha que pudiera recibirse. Con respecto a la transmisión, en WCDMA existen dos modos de operación [7]: TDD (Time Division Duplexing): En este método bidireccional, las transmisiones del enlace ascendente y del descendente son transportadas en la misma banda de frecuencia usando intervalos de tiempo de forma síncrona. Así las ranuras de tiempo en un canal físico se asignan para los ujos de datos de transmisión y de recepción. FDD (Frequency Division Duplex): Los enlaces de las transmisiones de subida y de bajada emplean dos bandas de frecuencia diferentes. Se le asigna un par de bandas de frecuencia para cada enlace, las cuales se denominan frecuencias emparejadas.
1.2.3.4. Sistema 3.5G Para mejorar aún más los sistemas UMTS y con el objetivo de obtener conexiones de banda ancha móvil se desarrollaron los sistemas HSPA (High Speed Packet Access) y posteriormente HSPA+ (evolved-HSPA). HSPA/HSPA+ es una funcionalidad que apunta principalmente a la obtención de altas velocidades en la transmisión de datos desde el NodoB al terminal, mediante la incorporación de modi caciones en la interfaz radioeléctrica, permitiendo llegar a velocidades de transmisión desde 14Mbps
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hasta 84Mbps a través de una técnica multi-antena conocida como MIMO (Multiple-Input MultipleOutput) y modulación 64-QAM. Sin embargo, estas velocidades representan picos teóricos que difícilmente se llegan a alcanzar. Cuando un usuario se encuentre junto a una celda (máximo 3 sectores por sitio), se alcanzan velocidades ligeramente superiores a los 14.4 Mbps de HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), a menos que se utilice un canal mayor a los 5 Mhz [8] [9].
1.2.4. Cuarta generación LTE LTE, Long Term Evolution, el sucesor de UMTS y HSPA se está desplegando ahora y es el camino a seguir para los servicios celulares de alta velocidad. En sus primeras formas, es un 3G o como algunos lo llaman una tecnología de 3,9 G, pero con nuevas adiciones de la tecnología esto migra a un estándar 4G completa y aquí se le conoce como LTE Advanced.
1.2.4.1. Características generales El sistema LTE es una colección de tecnologías, que inserta a las comunicaciones móviles una red simpli cada de alto rendimiento. Dentro de los avances que entrega LTE, se encuentra el aumento de las velocidades de transmisión de datos en la interfaz aérea, esto gracias a la implementación de nuevos tipos de acceso en el uplink (SC-FDMA) como en el downlink (OFDMA), junto con la incorporación de la técnica de acceso con múltiples antenas en el receptor y transmisor (MIMO). La tecnología 4G de banda ancha móvil permite a los operadores inalámbricos aprovechar las mayores velocidades de descarga y subida, aumentar la cantidad y el tipo de contenido a través de dispositivos móviles. Las redes 4G son soluciones integrales de IP que entregan comunicaciones de voz, datos y contenidos multimedia, permitiendo los servicios a usuarios móviles en cualquier momento y en casi cualquier lugar. Ofrece mejoras considerables en las tasas de transferencia de datos en comparación a las generaciones anteriores de la tecnología inalámbrica. Conexiones de banda ancha inalámbrica más rápidas permiten proporcionar servicios con mayores niveles de datos, tiempo real de audio y vídeo, mensajería de vídeo, telefonía de video, televisión móvil y juegos. Otra de las mejoras que entrega LTE es el ahorro de energía. LTE incorpora una nueva con guración para el control de recursos de energía denominado RRC (Radio Resource Control), el cual permite en estados de inactividad Idle del terminal reducir el ujo de información pero manteniendo la movilidad. De esta forma se logra reducir el consumo energético del terminal móvil, estaciones bases y en el núcleo de red. A continuación se describen los principales conceptos del sistema LTE y su funcionamiento a nivel de arquitectura y acceso de radio.
1.2.4.1.1 OFDM y OFDMA La Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) consiste en varias portadoras espaciadas de tal forma que, a pesar de que sus
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espectros se cruzan, no causan interferencias unas en otras. Se pueden enviar varias ondas portadoras (múltiples señales) simultáneamente en frecuencias distintas, de esto nace la necesidad de una división de frecuencias. Para la división del espectro, es necesario dejar bandas de guarda antes y después de cada frecuencia portadora para que no haya interferencias entre ellas. La OFDM tiene a la FDM (Frequency Division Multiplexing) como principio, donde los datos de un usuario se transmiten constantemente en una sola frecuencia, mientras que con la OFDM los datos se dividen y se transmiten continuamente por varias sub-portadoras de menor capacidad. Para la especi cación 8 de LTE la diferencia que 3GPP eligió para las frecuencias portadoras es de 15 KHz, y como alternativa en las siguientes especi caciones se planteó una distancia de 7.5 KHz entre portadoras [10]. El OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), que es una elaboración de la OFDM utilizada por LTE y otros sistemas que incrementa la exibilidad del acceso de los usuarios al sistema mediante la multiplexación de varios usuarios en las mismas sub-portadoras. El OFDMA es utilizado para el enlace descendente con el objetivo de contrarrestar la interferencia de multitrayectoria en el canal de radio y proveer una mayor e ciencia espectral ya que no se necesitan bandas de guarda.
1.2.4.1.2 SC-FDMA Para el enlace ascendente, LTE se basa en la técnica de Acceso Múltiple por División de Frecuencia de Portadora Simple SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access). Esta técnica es una variante de la OFDM con la diferencia de que permite un menor consumo de energía y el uso de ampli cadores menos costosos en el terminal. La duración de la batería de los móviles está aumentando todo el tiempo, sin embargo es necesario conseguir que el móvil ocupe su energía lo menos posible. El ampli cador de radiofrecuencia que transmite las señales hacia las antenas de la estación base es el elemento de mayor potencia por lo que es necesario que este trabaje de la manera más e ciente con un nivel de potencia constante. Desafortunadamente la OFDM tiene picos de potencia que en la estación base no representa un problema, pero es inaceptable para un móvil. Por eso LTE utiliza el esquema de modulación SCFDMA para la comunicación del móvil a la estación base. Esta técnica combina los picos bajos que ofrecen los sistemas de portadora simple y la disminución de la interferencia por multitrayectoria que ofrece la OFDM.
1.2.4.1.3 TDD y FDD Las técnicas de duplexado identi can los enlaces ascendente y descendente en un sistema celular como se explicó en WCDMA, LTE soporta ambas técnicas. El FDD es más e ciente y representa mayor volumen de dispositivos e infraestructura. Sin embargo, el TDD es preferido por la mayoría de implementaciones debido a su exibilidad para escoger las tasas de transferencia de datos de los enlaces según convenga, capacidad de explotar la reciprocidad
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del canal, capacidad de implementación en una banda no dividida y el diseño del transceptor es menos complejo. Dado que el hardware para FDD y TDD de LTE es el mismo, excepto por la unidad de radio, los operadores del TDD serán por primera vez capaces de disfrutar de economías de escala contando con un amplio soporte de productos FDD. LTE está de nida para soportar anchos de banda de portadora exibles de 1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz y 20 MHz desplegable tanto en FDD como TDD [11]. Esto quiere decir que un operador puede introducir LTE en bandas nuevas o en bandas ya existentes haciendo que su despliegue implique todas las bandas celulares. A diferencia de anteriores sistemas celulares, LTE abarca rápidamente múltiples bandas.
1.2.4.1.4 AMC LTE soporta varios esquemas de modulación y corrección de errores. Estos esquemas pueden ser cambiados según el usuario o según las tramas enviadas basándose en las condiciones del canal. La Modulación y Codi cación Adaptativa, AMC (Adaptive Modulation and Coding) es un mecanismo efectivo para maximizar el rendimiento de un canal que es variable en el tiempo. El algoritmo de adaptación siempre hace uso del esquema de modulación y codi cación que permita que el usuario sea provisto con las tasas de datos más altas posibles que puedan ser soportadas por sus respectivos enlaces, de bajada o de subida.
1.2.4.1.5 Altas tasas máximas de datos LTE tiene la capacidad de soportar, para el enlace descendente, una tasa de datos de 100 Mbps en un espectro de 20 MHz lo que indica una e ciencia de 5 bps/Hz. Con esta velocidad un usuario puede ser capaz de descargar un archivo de 5 Megabytes, como una canción, en aproximadamente medio segundo utilizando toda la capacidad. Para el enlace ascendente, la tecnología LTE soporta una tasa de datos de 50 Mbps en un espectro de 20 MHz, otorgando una e ciencia espectral de 2.5 bps/Hz [12]. Cabe señalar que esto datos son en condiciones ideales, con el dispositivo junto a un eNodoB y sin trá co extra, es decir, son valores esperados teóricamente que en la realidad es muy difícil de alcanzar.
1.2.4.1.6 Movilidad La movilidad ofrece bene cios a los usuarios nales, por ejemplo, los servicios de bajo retardo, como la voz o conexiones de video en tiempo real se pueden mantener incluso en trenes de alta velocidad. La movilidad es bene ciosa también para los servicios que no implican movimiento del usuario como conectividad portátil. Permite mantener una conexión able especialmente en las zonas en que se cruzan dos celdas vecinas.
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1.2.4.1.7 Usuarios simultáneos LTE ofrece la posibilidad de utilizar los recursos tanto en tiempo como en frecuencia, permitiendo el soporte de múltiples usuarios en un intervalo de tiempo. En cambio, la tecnología existente de 3G utiliza los recursos únicamente en tiempo o en frecuencia, lo que limita el servicio a un solo usuario para cada ranura de tiempo. Esta capacidad de LTE resulta en la experiencia de estar siempre conectado y permite la proliferación de aplicaciones y sistemas inalámbricos integrados.
1.2.4.2. Arquitectura del sistema LTE La arquitectura de red del sistema LTE es conocida como EPS (Evolved Packet System). Básicamente este sistema está compuesto, como se muestra en la gura 1.4, por los Equipos de Usuario (UE), la red de acceso E-UTRAN y la red troncal EPC (Evolved Packet Core). Estos últimos representan la capa de conexión IP cuyo objetivo principal es garantizar una alta conectividad. El Subsistema Multimedia IP (IMS) es un conjunto de especi caciones utilizado como capa de conectividad hacia los servicios de telefonía y multimedia a través de IP.
Figura 1.4: Arquitectura del sistema LTE.
La red acceso E-UTRAN y la red troncal EPC proporcionan de forma conjunta servicios de transferencias de paquetes IP entre los equipos de usuario y redes de paquetes externas tales como plataformas IMS y/o otras redes de telecomunicaciones como internet. Formalmente, el servicio de transferencia de paquetes IP ofrecido por la red LTE entre el equipo de usuario y una red externa se denomina servicio portador EPS (EPS Bearer Service) [13].
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1.2.4.2.1. Servicios del subsistema multimedia (IMS) El IMS pretende sustituir la provisión de los servicios que actualmente se ofrecen en modo de circuito por un mecanismo de conmutación de paquetes en el que incluso los servicios con restricciones de tiempo real se soportan mediante el protocolo IP. Los protocolos utilizados permiten gestionar la provisión de servicios tales como voz y video sobre IP, presencia y mensajería instantánea, mensajería multimedia, aplicaciones interactivas, servicios de llamadas en grupo, etc. Este subsistema está compuesto por 3 capas: Capa de aplicación: es la encargada de almacenar a los servidores de las diferentes aplicaciones multimedia que intercambian datos de las mismas ya sean con el usuario o con proveedores de aplicaciones externas. Capa de control: contiene a las entidades de control de intercambio de información que se basan principalmente en el protocolo SIP (Protocolo de inicio de sesión). Capa de transporte: representa a la red IP que genera el encaminamiento de los paquetes IP de la tecnología de acceso LTE.
1.2.4.2.2 EPC. Entidad de gestión de movilidad (MME) La MME (Mobility Management Entity) es un elemento localizado en la red troncal EPC encargado de realizar las gestiones necesarias para tener acceso a los UE (User Equipment) mediante la red de acceso E-UTRAN. Cada UE, tiene asignada una MME que sirve a un conjunto de eNodoB dependiendo de la ubicación en la que se encuentren o según la carga que maneja cada uno de ellos. Algunas de las funciones de MME es que se encarga de la autenticación y autorización de los UE en el sistema, la movilidad que se encarga de rastrear a todos los UE que se encuentran en un área especí ca llamada área de seguimiento, y el manejo y gestión de suscripción y servicio de conectividad.
1.2.4.2.3 EPC. Puerta de enlace de servicio (S-GW) El elemento S-GW es parte de la Red Troncal EPC. Sus funciones de control son secundarias debido a que sus recursos son controlados por la entidad MME. Este es el medio que conecta varios eNodoBs de una zona a la MME. Un UE puede estar enlazado a una sola S-GW, dependiendo de su ubicación, y mantener una cierta movilidad entre varios eNodoBs. Se sabe que la movilidad está ligada al proceso de handover, por eso, si el UE sale de la zona cubierta por una S-GW, necesitará realizar un handover para enlazarse a una segunda S-GW. Al igual que si sale de la cobertura de un eNodoB, necesita enlazarse a otro que le brinde el servicio. Ambos cambios son controlados por la MME. La función sobresaliente de la S-GW es que permite el enlace de una red LTE, en su totalidad, con redes de diferentes tecnologías, especialmente otras versiones 3GPP como UTRAN o GERAN.
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1.2.4.2.4 EPC. Puerta de red de paquetes de datos (P-GW) Este elemento de la red troncalizada EPC se encarga de transmitir los paquetes IP generados por un UE en una red LTE hacia una red externa. La P-GW agrega también la dirección IP (IPv4 y/o IPv6) mediante DHCP a cada UE que lo ha solicitado. La P-GW analiza todos los paquetes IP y elimina aquellos que no forman parte del trá co regular. De la misma manera, puede determinar el costo y la tarifa que debe cancelar el usuario por el servicio de trá co de datos. La asignación de portadoras para la transmisión de paquetes de datos depende de las peticiones que provengan de la S-GW que a su vez es gestionado por la MME.
1.2.4.2.5 E-UTRAN. eNodoB A diferencia de las redes con arquitecturas distintas, la red LTE cuenta con un único nodo llamado eNodoB (evolved NodoB) cuya funcionalidad es la de una estación base. Es capaz de manejar una o más celdas E-UTRAN. En una red LTE se eliminan los componentes intermedios utilizados en tecnologías anteriores entre el UE y la estación base, lo que reduce la latencia y permite que el procesamiento de datos se distribuya entre varios eNodoB. Debido a que es el único elemento de la E-UTRAN, se concentran en él todas las funciones de la red de acceso que son: Manejo de los Recursos de Radio, (RRM, Radio Resource Management): se da el control de la portadora de radio. Implica el manejo, control, asignación y balanceo de los recursos de radio en los canales de subida y de bajada. Manejo de las funciones de paging: estos mensajes son generados por el MME y recibidos mediante la interfaz S1-MME. Se utiliza un enlace descendente mediante el cual el MME indica al UE que existe trá co entrante dirigido hacia él, ya sea de voz, datos o SMS. Gestión de handover: este proceso está basado en el análisis de las mediciones de señal de la portadora. La interfaz que interconecta a los eNodoB entre si es X2, y la que los conecta a la red troncal es la interfaz S1. Esta se divide en 2 subinterfaces llamadas S1-U y S1-MME, las cuales conectan al eNodoB a una S-GW y a la MME respectivamente [12], como se observa en la gura 1.5. A continuación, se describen estas interfaces un poco más en detalle.
1.2.4.2.6 Interfaz LTE Uu La interfaz LTE Uu, también denominada E-UTRAN Uu o simplemente interfaz radio LTE. Mediante esta interfaz se transmiten paquetes IP de control, señalización e información entre el UE y su respectivo eNodoB, como describe la gura 1.5.
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Figura 1.5: Red de acceso E-UTRAN.
Por este medio se realiza el paging y se envía información especí ca para el control de las redes de acceso y troncal, por ejemplo, los valores de potencia máxima de transmisión. La interfaz de radio utiliza una torre de protocolos para la transmisión de datos, la misma que se encuentra dividida en una capa de enlace y una capa física tanto para el plano de usuario como para el plano de control. Esta capa física es la encargada de gestionar el canal de transmisión. En esta capa se encuentran las características de modulación de la señal junto con las técnicas MIMO (Multiple Input-Multiple Output).
1.2.4.2.7 Interfaz X2 Esta interfaz sirve para transportar información entre eNodoBs adyacentes, ver gura 1.5, que incluye la transferencia de paquetes de usuario y la información requerida para realizar un handover.
1.2.4.2.8 Interfaz S1-U Esta interfaz se encuentra en el plano de usuario y sirve para comunicar a los eNodoBs con la S-GW, como se observa en la gura 1.5. Además es utilizada como una pasarela de conmutación durante el handover entre eNodoBs.
1.2.4.2.9 Interfaz S1-MME Esta interfaz sirve para comunicar a los eNodoBs con la MME. Las funciones básicas que se establecen en esta interfaz son las de enviar mensajes de control al eNodoB, que posteriormente serán reenviados al usuario, y de transmitir las señales de gestión de localización de los usuarios en una celda, los paquetes de paging y los avisos de handover, es decir, todos estos servicios gestionados por la MME.
2 Capítulo II. Descripción Técnica en la Instalación de Equipos Flexi WCDMA, Multiradio, Flexi Edge. El presente capítulo tiene como objetivo describir las distintas opciones de instalación del equipamiento utilizado en una estación base 4G. La descripción que se da a continuación se enfoca en la estación base Flexi Multiradio, diseñada por Nokia Siemens Networks y que tendrá directa relación con la totalidad de este escrito. Los equipos Flexi son muy versátiles a la hora de diseñar un sitio, los módulos WCDMA, EDGE y Multiradio conforman el módulo de sistema que acompañado con sus respectivos módulos de radiofrecuencia forman parte de una estación. La ventaja de usar esta línea de equipos es que se pueden instalar las estaciones macro más compactas del mundo, con la gran ventaja que ya no se necesita un gabinete para el emplazamiento de los equipos debido a que se pueden instalar a la interperie.
2.1.
Seguridad y prevención de riesgo
Todo personal que se encuentre dentro del sitio de trabajo debe tener su carpeta con toda la documentación exigida por el operador de telecomunicaciones, estas carpetas deben ser entregadas por la empresa contratista a su personal. Siempre se debe revisar todo el material y equipamiento de trabajo antes de iniciar la faena laboral, esto para comprobar la existencia de todo lo necesario, así como el estado de los mismos. Todos los días de trabajos se debe dar una charla de seguridad donde el supervisor compruebe que cada integrante del grupo de trabajo acate todas las normas y procedimientos de trabajo implementados en el sitio, para evitar cualquier incidente menor o grave. Esta charla la deben rmar todos y cada uno, en un formato que cada contratista elabora, donde quede registrado que recibieron mencionada charla. Así mismo, debe quedar un registro rmado y diario de todos los implementos entregados, así como el uso adecuado de cada uno de ellos y que su uso es completamente obligatorio en todas las instalaciones donde se encuentran laborando. Todos estos reportes deben estar en el sitio cada día de trabajo, ya que en cualquier momento se pueden solicitar y la no presencia de estos puede causar sanciones al supervisor de la obra.
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2.2.
Preparación de materiales y equipamiento
Una vez iniciada la plani cación, se debe llegar al sitio por lo menos 30 minutos antes, para corroborar que el sitio está completamente apto para iniciar la instalación del mismo. En este momento se debe revisar el sitio minuciosamente, tomando en cuenta todos los detalles que pudieran presentar problemas, o que facilitarían la instalación de los equipos, feeders y antenas. De presentarse cualquier inconveniente en esta etapa, se debe dar aviso al jefe de proyecto, para decidir si esto afecta o no la instalación, de manera que se pueda iniciar la instalación o se suspende la recepción del equipamiento. Comprobada la posibilidad de instalación, se inicia el proceso de recepción del equipamiento. En esta etapa se debe revisar todo el equipamiento necesario que debe llegar al sitio. Debe llegar todo el material solicitado, así como el hardware necesario, dependiendo del tipo de sitio a instalar y de acuerdo a lo plani cado para el mismo.
2.3.
Módulo de BTS Flexi Multirradio
La Estación Base Flexi Multiradio soporta GSM, WCDMA, LTE (FDD y TDD) / LTE-Advanced con un único módulo de sistema (FSME), véase gura 2.1. El conjunto completo además lo conforman un módulo de potencia (FPRA) y dos módulos de radiofrecuencia (FRHA).
Figura 2.1: Módulo de BTS.
La estación de Nokia Siemens es escalable, modular, ligero y compacto. Su diseño probado en el campo le brinda más opciones de instalación, se puede montar en paredes, postes, e incluso fuera
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de la vista. Todos los módulos tienen protección IP65 , y lo su cientemente resistente para el uso al aire libre sin necesidad de refugios o de aire acondicionado. Los módulos RF cubren tres sectores integrados, manejando todas las tecnologías simultáneamente con una potencia de salida 3x60W. Como estandarizado en 3GPP Release 8, LTE ofrecerá datos a velocidades que van hasta 173 Mbps (MIMO 2x2). Diseñado para soportar varios anchos de banda de portadora en incrementos discretos 1,4-20 MHz, LTE está mejor equipado para dar cabida a múltiples tecnologías [14].
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IP65: Protección sobre conectores de cuerpos sólidos y líquidos. En este caso; 6: Protección total contra la penetración de cualquier cuerpo sólido. 5: Protección contra chorros de agua de cualquier dirección con manguera.
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Todas las variantes de la Estación Base Flexi y generaciones pueden estar interconectadas para proporcionar compatibilidad hacia atrás, e incluso mayor capacidad combinada. Todos los módulos son compatibles IP65 al aire libre, mientras que los módulos de interior son aún más ligeros y compactos para caber en cualquier armario de 19". La arquitectura distribuida, con los módulos de RF montado cerca de las antenas elimina las pérdidas del alimentador. Con todas estas ventajas, se pueden adquirir con precisión los sitios macro más pequeño del mundo y muy rentables. Un técnico puede fácilmente instalar todos los módulos, por lo que el costo de instalación de Flexi Multiradio BTS también es mucho menor. Las dimensiones de todos los
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módulos son las mismas y se pueden observar en el cuadro 2.1 . Estos módulos cumplen los estándares y son a prueba de intemperie, esto se cumple siempre y cuando la instalación sea adecuada.
Altura Ancho Profundidad sin cubierta Profundidad con cubierta
133 mm / 5.2 pulgadas 447 mm / 17.6 pulgadas 422 mm / 16.6 pulgadas 560 mm / 22 pulgadas
Cuadro 2.1: Dimensiones módulo BTS.
2.3.1. Manipulación de los módulos Al manipular los módulos, usar siempre una pulsera antiestática, el gabinete debe ser puesto a tierra, caso contrario, la pulsera no va a funcionar. Cuando se instalan los módulos dentro de un gabinete, no se requiere cable de tierra individual para los módulos ya que el gabinete provee una tierra adecuada. Si la BTS tiene más de un plinth (base de instalación) por ejemplo, en instalaciones de pared o poste, conectar cada plinth a la tierra principal.
2.3.2. Ingreso del cableado a los módulos Las entradas de cables no deben permitir el paso de agua hacia el interior de los módulos. El cable DC que viene del equipo de energía se debe canalizar por conduit
3 a la entrada del módulo,
se debe sellar con cinta vulcanizada y cinta aislante. Los cables de transmisión se deben canalizar por conduit a la entrada de los módulos con bushing (codo) jado correctamente. Los cables de alarmas externas (multipar) del FPRA a caja de alarmas (FSEB) se deben canalizar por conduit y a la llegada de la caja de alarmas se debe sellar con cinta vulcanizada y cinta aislante para evitar el paso de agua. Para los demás cables, bra óptica, DC entre módulos, tierras, cable alarma del módulo de sistema a caja de alarma no se deben canalizar por conduit, dejar bien atados y ruteados al costado de los módulos.
2 3
La pulgada se ha de nido y aceptado internacionalmente como equivalente a 25,4 mm (milímetros).
Canalización Conduit: es usado para contener y proteger los conductores eléctricos usados en las instalaciones. Es un tubo exible, fabricado con cinta engargolada (en forma helicoidal).
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Dejar bien atados los cables sobrantes con amarras plásticas a la salida de los módulos como indica la gura 2.2. Recordar cortar bien las amarras plásticas, no dejar los peligrosos que puedan causar daños. En el interior de los equipos dejar una holgura del cable DC para futuros trabajos, cambio de módulos, tarjetas de transmisión, etc. Ocupar abrazaderas plásticas que vienen en el equipamiento para mejor jación de los cable.
Figura 2.2: Ingreso del cableado DC y de transmisión a los módulos.
2.3.3. Orden de instalación recomendada de módulos Los módulos se deben instalar con los paneles frontales mirando hacia la izquierda o la derecha. No instalar los módulos con los paneles frontales mirando hacia abajo o hacia arriba. No instalar más de dos módulos por plinth, como se observa en la gura 2.3.
Figura 2.3: Orden de instalación recomendada de módulos.
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2.3.4. Requerimiento de instalación de gabinete Flexi BTS Lo más importante para instalar un gabinete es tener en cuenta las distancias mínimas recomendadas. Las dimensiones de un gabinete outdoor son de 770 x 770 mm. de base y una altura de 1450 mm., se recomienda dejar un espacio de mantenimiento de 500 mm. (19,7 pulgadas) a la pared posterior y lateral, como muestra la gura 2.4.
Figura 2.4: Instalación gabinete exi BTS.
Para la puesta a tierra del gabinete primero veri car si el cable está jado al punto de puesta a tierra local, luego guiar el cable por el pasaje apropiado pelar el cable y crimparlo a un terminal de acuerdo con el proyecto, nalmente jar el cable crimpado a uno de los puntos de puesta a tierra.
2.3.5. Etiquetas (stickers) de los equipos Las etiquetas de los equipos (stickers) que vienen en el delivery deben ser pegadas en la puerta del Battery Box (gabinete de baterías) o dentro de gabinetes según corresponda, en conjunto con las etiquetas que vienen en el packing list.
2.4.
Opciones de instalación de BTS modular
A continuación se describen las principales formas de instalación de los equipos exi en una estación base [15]. El kit de montaje opcional para piso, pared y mástil (FMFA) permite la instalación de la BTS Flexi en diferentes super cies y con ello combinar diferentes formas de instalación. En telecomunicaciones lo más usado son torres, ya sea autosoportada, contraventada, monoposte u otra, en las cuales la instalación de equipos son una con guración de las distintas formas que hay
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para la instalación de los equipos, todo dependerá del tipo de proyecto en el cual se esté trabajando, la localidad, si es urbano o rural, indoor u outdoor, entre otras opciones.
2.4.1. Requerimiento de instalación en pared Se deben cumplir los siguientes requerimientos cuando se instalan los módulos en una pared: Personal cali cado debe inspeccionar la pared de instalación antes de montar la BTS. Se debe asegurar que la pared de instalación sea lo su cientemente fuerte para soportar el peso de la BTS en cualquier condición. La pared debe cumplir con los requerimientos sísmicos locales. Los tornillos de jación de módulo (4 piezas) y cubierta de módulo, se deben ajustar a 5 Nm
4
para cumplir con los requerimientos sísmicos, y vibración para zona sísmica 4. El número máximo de módulos por platea (plinth) es dos. Para con guración completa, se deben utilizar tres plateas (plinths). Los módulos se deben instalar alineados horizontalmente, con dirección de cableado hacia abajo. La parte posterior de los módulos se debe instalar mirando hacia la pared. Pasos a seguir para instalar plinth a la pared, véase gura 2.5.
Figura 2.5: Pasos a seguir para instalación de plinth a la pared.
a)
Marcar los puntos para jar el plinth en la pared.
b)
Fijar los tornillos de montaje en la pared.
4
Newton metro es una unidad de medida de esfuerzo de torsión (también llamado momento o torque) en el Sistema Internacional de Unidades.
30
c)
Apretar los tornillos de montaje superior, luego los inferiores a un valor de 49 Nm.
d)
Dejar un espacio necesario entre plinths que sea de 100 mm (3,9 pulgadas).
Recordar siempre instalar las tapas laterales, frontal y trasera. Es una obligación esta instalación y de no llegar en el delivery se debe informar de inmediato para realizar la gestión de esta. Al instalar los módulos en sitios outdoors, instalar los tornillos de la carcasa, para evitar la entrada de agua por los ori cios.
2.4.2. Requerimientos de instalación en poste o mástil El Kit de montaje opcional en mástil permite la instalación de la BTS en un mástil de 60-300 mm de diámetro. Se puede colocar hasta cuatro módulos en un kit de montaje en mástil, pero sólo se pueden instalar dos módulos por platea (plinth). Cuando se instalan módulos en un mástil, asegurar que sea lo su cientemente fuerte para soportar el peso de la BTS, para cumplir los requerimientos sísmicos y los requerimientos locales en cuanto a viento.
2.4.2.1. Kit de montaje para plinth en el soporte de antena o en mástil Existen dos kits de montaje disponibles para el montaje de los módulos: a)
Kit de montaje (VMPB, gura 2.6): Para soporte de antena entre 60 mm (2,4 pulgadas) y 120 mm (4,7 pulgadas) de diámetro.
Figura 2.6: Kit de montaje VMPB.
b)
Kit de montaje (FPKA, gura 2.7): Para soporte de antena entre 60 mm (2,4 pulgadas) y 300 mm (11,8 pulgadas) de diámetro.
2.4.2.2. Montaje de plinth en el soporte de antena o en mástil con FPKA A continuación, se detallan los pasos a seguir para un correcto montaje de plinth en soporte de antena o mástil con kit de montaje FPKA, ver gura 2.8: a)
Fijar el soporte de montaje superior al mástil. Fijar los tornillos del soporte de montaje (M10, gura 2.7) en el mástil. Apretar los tornillos a 30 Nm.
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Figura 2.7: Kit de montaje FPKA.
b)
Fijar un lado del soporte de antena (mástil) inferior con tornillos de montaje (M8, gura 2.7). Apretar los tornillos a 20 Nm.
c)
Levantar el plinth sobre el soporte de antena y ajustarlo para que los tornillos de jación del soporte se alineen con los del kit de montaje. Apretar los tornillos (M8) a 20 Nm.
d)
Apretar los tornillos (M10) a 30 Nm.
e)
Si fuese necesario un segundo plinth, instalarlo al otro lado del soporte de montaje del mástil.
f)
Punto de puesta a tierra principal apuntando hacia abajo.
Figura 2.8: Montaje de plinth en el soporte de antena con FPKA.
32
Los módulos de sistema deben quedar al lado izquierdo mirando de frente la instalación. Los módulos de RF deben quedar al lado derecho, como se muestra en la gura 2.9. Los cables de tierras, jumpers, bras, alimentación, etc., no deben entrar al módulo por la tapa lateral superior del módulo, ya que, esto facilita la entrada de agua/humedad a éste. Esta instalación siempre se debe realizar por la tapa lateral inferior del módulo.
Figura 2.9: Fijación de módulos a mástil.
2.4.3. Requerimiento de instalación en pila El número máximo de módulos que se pueden apilar en zonas sísmicas es de cinco. Pasos a seguir: a)
Alinear los ori cios del módulo (carcasa) con los tornillos del plinth.
b)
Encajar y empujar el módulo (carcasa) hasta que esté trabado.
c)
Fijarlos con tornillos apropiados.
d)
Instalar las placas metálicas de traba lateral.
En instalaciones distribuidas se recomienda dejar 150 mm de espacio lateral para la instalación de los cables de energía.
2.5.
Integración urbana para estructuras de soporte de telefonía
Cerca de 6 mil soportes de antenas para teléfonos celulares ha desarrollado la industria de telecomunicaciones a lo largo de Chile [16]. Con la nueva Ley de Antenas [17], éstas deberán cumplir con varias exigencias, de manera de evitar zonas saturadas de infraestructura y aminorar el impacto en el entorno y en las comunidades.
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Figura 2.10: Instalación en pila.
Gracias a la gran variedad de opciones en la instalación que presenta el equipo Flexi visto anteriormente, los operadores de telecomunicaciones están optando por la instalación de antenas discretas, que se integran al entorno, valiéndose de estructuras ya existentes, como edi cios o microceldas que se integran al paisaje urbano. Las variables de diseño de un sitio 4G tienen varias aristas, como lo son la altura de la estructura del soporte para antenas, la complejidad de instalación, la inserción urbana, la calidad del impacto visual y discreción de la estructura, ya sea por su tamaño, forma o diseño. A continuación, se describen algunas alternativas de las distintas zonas urbanas y semiurbanas que son del interés de los cableoperadores para dar cobertura a la ciudadanía.
2.5.1. Zona residencial Corresponde a los terrenos ubicados al interior de zonas urbanas, que tienen como destino principal el residencial. En esta zona la disposición de estructuras de soporte de telecomunicaciones debe adecuarse a las características morfológicas y arquitectónicas del barrio en el que se instalarán. Estas estructuras pueden ser incorporadas con elementos naturales del entorno, por ejemplo, en las plazas, bandejones centrales o lugares comunes que pertenecen a la comunidad. También pueden acondicionarse para actuar como elementos de diseño en las fachadas, o elementos en las techumbres de edi cios y casas.
2.5.1.1. Monoposte radomo Antenas en poste metálico, dado su carácter discreto, esbeltez, color neutro y altura mediana, esta solución permite insertarse en un barrio residencial en forma armónica con el entorno. Dada su neutralidad formal, el poste metálico con radomo cilíndrico inter ere escasamente con el tejido urbano circundante, gura 2.11. Presenta una altura entre 12 y 18 metros y el equipamiento suplementario instalado a nivel suelo.
2.5.1.2. Chimenea Esta antena se articula en función de un elemento base, como las chimeneas tradicionales, que sirven de soporte para otorgarles la altura necesaria. El interior de uno de los sectores de la casa
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Figura 2.11: Monoposte radomo.
se recubre con paneles metálicos y brocemento, lo que permite una aislación de la caja de equipos respecto del exterior del recinto, como se representa en la gura 2.12. La inserción urbana de este elemento pasa por su incorporación a las dinámicas formales del barrio y a los colores utilizados en su recubrimiento, iguales a los de fachada de las casas. La altura y los equipos, similar al monoposte con radomo. Estructura metálica revestida de láminas de bra de vidrio en el sector superior para alojar las antenas.
Figura 2.12: Antena chimenea.
2.5.1.3. Palmera El monoposte armonizado tipo palmera es una de las estructuras altas que mejor se adecua en términos visuales por la capacidad de homologarse a otros elementos naturales existentes. Por su calidad visual respecto al ambiente, esta estructura es adecuada para sectores residenciales y espacios públicos donde exista vegetación similar. Los equipos complementarios quedan resguardados en la
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propiedad existente y puede tener una altura de 18 a 30 metros. Monoposte metálico revestido de poliuretano texturizado; coronado con hojas tipo palmera. Las antenas se adosan a la estructura y se cubren con hojas secas, como se observa en la gura 2.13.
Figura 2.13: Antena palmera.
2.5.2. Zona comercial Al igual que en la zona residencial, en zonas comerciales las antenas de telefonía móvil pueden ser instaladas como elementos de fachada de los edi cios del sector. Esta modalidad es aplicable para zonas de comercio más densas y con edi caciones más altas. También se pueden incorporar estructuras de soporte integradas a elementos de mobiliario urbano, como luminarias. De esta manera, se disminuye el impacto visual y se puede colaborar funcionalmente con las actividades propias del quehacer comercial. Otra alternativa es usar como soporte las estructuras publicitarias o los elementos naturales.
2.5.2.1. Antena en fachada Las antenas incorporadas en las fachadas de las edi caciones permiten la presencia de este elemento de manera casi imperceptible para el contexto urbano. Los equipos quedan ubicados en un área especí ca, en el último piso de la edi cación. La calidad visual que se produce a partir de la incorporación de esta tipología en la ciudad, se logra en la medida que estos elementos se adecuen a la arquitectura existente, no inter riendo en el diseño original de la estructura. Las antenas se cubren con elementos de bra de vidrio a los que se les da la forma ad-hoc al edi cio de soporte, como describe la gura 2.14.
2.5.2.2. Tótem publicitario La utilización de estas antenas como elementos de soporte publicitario o de logos de empresas, es una buena estrategia para aumentar la inserción urbana. La calidad visual de esta tipología
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Figura 2.14: Antena en fachada.
dependerá de la proporción entre el tamaño de la estructura portante, en relación con el tamaño de la construcción existente, como ejemplo ver gura 2.15. Estructura metálica revestida de láminas de bra de vidrio en el sector de las antenas, se puede usar para publicidad usando pinturas sin plomo. Se puede lograr una altura de 18 a 30 metros.
Figura 2.15: Tótem publicitario.
2.5.3. Zona industrial Las zonas industriales o productivas comprenden todo tipo de industrias y aquellas instalaciones de impacto similar al industrial, tales como grandes depósitos, talleres o bodegas industriales. Generalmente estas zonas se encuentran en la periferia de las ciudades, y son ideales para dar cobertura a carreteras y rutas de accesos a la zona urbanizada.
2.5.3.1. Poste publicidad Las antenas de zonas industriales, de acuerdo a su ubicación, pueden ser vecinas a zonas residenciales o exclusivas de zonas industriales. El Poste de publicidad corresponde a un modelo de antena
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vecina a una zona residencial, cuya estructura soporta en su parte superior un módulo publicitario, como se observa en la gura 2.16. Dada la cercanía de estas estructuras a sectores de trá co vehicular y zonas residenciales, pueden ser vistas por las personas, insertándose bien en el entorno. Poste metálico con estructura superior en la que se alojan las antenas detrás de lámina de bra de vidrio, con altura libre a opción del operador.
Figura 2.16: Poste publicitario.
2.5.3.2. Torre autosoportada Este modelo corresponde a una antena ubicada en una zona industrial exclusiva. Debido a la naturaleza de las actividades realizadas en estos lugares, no es necesario un tratamiento visual ni estético de las estructuras de soporte. Además de la zona industrial, esta estructura es muy utilizada en zonas rurales por el fuerte soporte de base y su gran capacidad de soportar peso en las alturas. Estructura autosoportada reticulada, sin recubrimientos ni mimetización, con altura libre, como detalla la gura 2.17.
Figura 2.17: Torre autosoportada.
3 Capítulo III. Análisis y Con guración del Funcionamiento de una Estación Base 4G LTE. Cuando se habla de una estación base 4G LTE, se denomina eNodoB como se vió en el capítulo I (Cuarta Generación LTE), y es en este capítulo donde se da a conocer las conexiones y con guraciones del equipamiento que lo componen. Una descripción básica se ve en la gura 3.1, y las siguientes secciones tienen como objetivo describir la instalación y comunicación de todos los bloques pasando por el equipo de energía, el módulo de sistema, los módulos RF y el sistema radiante, para nalmente describir el comisionamiento del software que con gura el eNodoB.
Figura 3.1: BTS LTE (eNodoB).
3.1.
Instalación de equipos y componentes internos
La gura 3.1, representa grá camente la con guración del equipamiento utilizado en una estación base 4G LTE (eNodoB), donde se destacan los siguientes puntos: Alimentación DC desde SM a través de OVP. Fibra de 50m o 100m. Debido a la con guración MIMO 2x2, 2 bras por módulo de RF. Instalación de 3 antenas, 2600 MHz.
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39
Power Backup: FPRA más Battery Box. El primer módulo corresponde al FPRA (Flexi Power Recti er), su conexión es algo compleja [18]. El FPRA es un paquete recti cador de CA de potencia integrado por tres fuentes AC/DC, módulos individuales que operan en una con guración de modo paralelo. El FPRA también incluye una distribución de potencia, que tiene protección sobre las baterías completamente integrado, interruptores de circuito de carga de batería. En la sección 3.1.2.1 se comentará sobre la instalación física en terreno de esta unidad de energía junto al respaldo de baterías. El siguiente módulo es el Módulo de Sistema (SM) del cual ya se habló en el capítulo II, pero cabe destacar algunas características técnicas que se pueden observar en el cuadro 3.1. Algunas funciones importantes del módulo de sistema son el procesamiento del panel de control más sincronismo centralizado, el procesamiento de panel de usuario más multiplexado y suma, el procesamiento de transporte, interfaces externa y la distribución de energía.
Datos Técnicos Opciones de instalación
Bandas de frecuencias
Volumen neto Peso Temperatura de funcionamiento Fuente de alimentación Consumo de energía típico Ambiente operacional
Estación base modular para instalación en interiores y al aire libre: piso, pared, poste, mástil montable; apoya sitios distribuidos y feederless. Flexi Multiradio BTS está orientado a soportar múltiples bandas apareadas y no apareadas: 700, 800, 850, 900, 1800, 1900, 1700/2100, 2100, 2300 y 2600 MHz. La disponibilidad depende de las exigencias del mercado y del operador. 25 litros por módulo. 25 kilos por módulo. -35 °C a +55 °C. 40,5-57 VCC, 184 a 276 VAC con módulo de potencia. Alrededor de 1 kW para GSM, WCDMA y LTE combinado. Outdoor: IP65, -35 a +55 ° C. Indoor: IP20, -5 a + 55 ° C
Cuadro 3.1: Datos técnicos Módulo de Sistema (SM).
Lo siguiente corresponde a los 2 módulos de RF para 3 sectores, en la versión FRHA que corresponde a 2600 MHz. Algunas características importantes son el manejo de canales, modulador, procesos analógicos de RF, ampli cador de potencia integrado y ltro de antena integrado.
3.1.1. Instalación concentrada y distribuida En una instalación concentrada el eNodoB es instalado completamente en cota 0, tanto el módulo de sistema como los módulos de RF, son montados de forma indoor u outdoor a nivel suelo y se llega a los paneles de RF mediante feeder. Por motivos referentes a facilidad de instalación y disminución de costos, se comenzó a optar por instalaciones de forma distribuida, aprovechando la versatilidad que proporciona el equipo Flexi.
40
La instalación distribuida consiste en montar el módulo de sistema en cota 0 y los módulos de RF en altura, como representa la gura 3.2. De esta manera se evita montar los cables de RF [19]. Cuando el sitio tenga con guración distribuida se debe tener una bra de 100 ó 50 metros, según requerimiento dejando el sobrante enrollado y amarrado con amarras metálicas con un torque suave para no dañar la FO esto para prevenir futuras caídas de FO por deterioro de amarras plásticas en el sector de los módulos RF (en antena o azotea).
Figura 3.2: Instalación distribuida.
3.1.2. Con guración MIMO 2x2 La técnica MIMO son múltiples técnicas de antenas utilizadas en los dispositivos inalámbricos para soportar mayores velocidades de datos en enlaces de radio o RF. La instalación de 4G LTE MIMO 2x2, tiene su ventaja para el enlace descendente, se re ere a 2 antenas de transmisión en la estación base y 2 antenas de recepción en el móvil [20], esta técnica soporta altas velocidades de datos, permite una mejor resistencia frente a interferencias, como multipath, canal de desvanecimiento, etc. Para el caso del enlace ascendente son diferentes en comparación con el descendente. Uplink (UL) es un enlace de datos en la que el móvil es el transmisor y el receptor es eNodoB. Con el n de reducir la complejidad en la trayectoria UL, se utiliza un esquema de antena diferente denominado MU- MIMO, donde MU representa varios usuarios. En MU- MIMO, múltiples terminales de usuario pueden transmitir simultáneamente en el mismo bloque de recursos, sólo se requiere una antena de transmisión para el móvil, esta técnica sólo es posible con el uso de modulación ortogonal SC-FDMA. La con guración típica que se usa en este tipo de estación se puede ver en la gura 3.3 y se describe más detalladamente en las siguientes subsecciones, analizando una con guración distribuida. Los elementos a utilizar son, 1 FSME, 2 FRHA, 6 Jumpers de antenas, 4 OVP, 4 Fibras, 2 Cables DC, 1FPRA más Battery Box.
41
Figura 3.3: Con guración MIMO 2x2.
La especi cación LTE establece datos de pruebas de 100 Mbps de bajada y 50 Mbps de subida, soporta la frecuencias de 1.4 MHz a 20 MHz, proporciona un alto rendimiento para velocidades de 0 a 15 km/h y la conexión es mantenida en velocidades de 300 a 500 km/h. Pero por supuesto, las condiciones de estas pruebas eran ideales, y por ningún motivo representan los resultados que alguien en situaciones de uso real podrá obtener, las velocidades promedio van entre 11 y 14 Mbps [21].
3.1.2.1. Instalación y cableado del FPRA con gabinetes de baterías El procedimiento de instalación consiste en anclar el gabinete al piso con los materiales adecuados, dependiendo del tipo de piso, veri cando que el soporte (riel C) esté bien instalado y rme a la base. Solo se debe dejar el FPRA instalado sobre el battery box como describe la gura 3.4. Está prohibido instalar más de 1 módulo sobre este, en instalaciones concentradas se deben dejar apilados los módulos a un costado o dentro de un shelter. Importante mencionar que el gabinete no se puede perforar. Los gabinetes nuevos tienen entradas de cables de 1/2 , en caso de rutear cables con cunduit de 3/4 la salida del cable DC se debe sellar con vulco y cinta, en el caso de rutear con conduit de 1/2 se debe realizar con copla (bushing) en las entradas correspondientes. Para el cable de alarmas rutear conduit de 1/2 e instalar el sensor de temperatura en el centro del banco de baterías. Los bornes de las baterías deben quedar engrasados con grasa que viene en el kit, para mayor
42
tiempo de respaldo se instalarán 2 bancos de baterías en sitios críticos, los cuales pueden quedar uno sobre otro o bien a un costado sobre otra loza.
Figura 3.4: Instalación FPRA sobre battery box.
3.1.2.2. Instalación de sub módulos de transmisión (SM). El sub-módulo de transmisión se elige en base a los requerimientos de transmisión de cada sitio. Hay que asegurar que la energía esta apagada en el interruptor del circuito principal, también se debe tener colocada en la mano la cinta antiestática para evitar descargas eléctricas y evitar dañar el equipamiento. Lo primero es insertar la tarjeta de comunicación FTLB en el módulo de sistema FSME, para luego realizar la conexión DC al módulo, como muestra la gura 3.5. El calibre del cable a utilizar
1
es de 6 AWG , negro y azul, conectado a un automático de 32 amperes.
Figura 3.5: Instalación módulo de transmisión.
3.1.2.3. Conexión cable óptico También se utiliza el término FFTA (Fiber To The Antenna), cuando la bra se lleva a la altura, reemplazando el cable coaxial tradicional entre la estación base y la antena. La instalación de bra
1
AWG: American Wire Gauge, es una referencia de clasi cación de diámetros. En este caso 6 (4.115 mm.).
43
hasta lo alto de la antena proporciona bene cios adicionales, ya que los cables coaxiales empleados por las antenas son relativamente anchos y pesados, ocupan más espacio, son ine cientes en términos de potencia, requieren más mano de obra de instalación, etc. Es decir, es preferible el menor volumen, mayor exibilidad y menor peso de la bra óptica. De acuerdo a la con guración MIMO 2x2, es necesario 2 cables ópticos por módulo RF, los cuales van desde el módulo de sistema (FSME) a cada módulo RF (FRHA), como muestra la gura 3.6.
Figura 3.6: Conexión de bra entre FSME y FRHA.
El procedimiento para la conexión del cable óptico consiste en quitar la protección del conector
2
(OPT1), retirar la tapa protectora del transceptor óptico e insertar el SFP . Pasar el cable a través de la entrada del cable óptico, luego quitar la protección para descubrir el conector, retirar las tapas protectoras de la bra y conectar el cable óptico, nalmente empujar la protección del conector con rmeza para garantizar la protección IP65. Sucesivamente se repiten estos pasos para conectar todos los cables ópticos. Hay que ser cuidadoso con no dañar la punta del conector de bra, también al retirar la capa protectora del conector de cable óptico. No doblar los cables de bra óptica con un radio menor que el radio mínimo de 70 mm (3 pulgadas). Veri car que los conectores están jados rmemente y todos los cables están conectados de acuerdo con la con guración. Revisar que las tapas de protección estén jadas en sus lugares correspondientes. Para evitar volver a trabajar sobre el cableado, veri car si los módulos están conectados correctamente antes de sujetar los cables.
2
Un transceptor SFP, small form-factor pluggable, es un transceptor compacto utilizado para las aplicaciones de comunicaciones de datos y telecomunicaciones
44
3.1.2.4. Instalación OVP (FSEs) Los FSEs es un dispositivo de protección de tensión (Overvoltage Protection) [22], se usan para proteger las unidades exi en caso de relámpagos y para alimentación DC, cuando están a más de 4 metros de distancia los módulos. El nivel de protección del FSEs es de 15kA. El principio de instalación con alimentación DC, se puede ver en la gura 3.7, grá camente se muestra una conexión del sistema de modulación a un módulo RF, donde destaca los dispositivos OVP en la salida y entrada de los módulos.
Figura 3.7: Instalación OVP.
Este dispositivo consta de un cable de puesta a tierra, un cable exi AWG de alimentación 6 de 190 cm. de longitud con conector Multibeam y protección IP 65, que se debe conectar en la salida DC del módulo de sistema y en la entrada DC del módulo RF. El cable DC que se encuentra entre OVP, debe ser cortado y conectado de la siguiente forma: Malla (shield): GND debe ser cubierta con cinta aislante verde. Cable negro: positivo (+). Cable marrón: negativo (-). Existen diferentes opciones de instalación, a un costado de la carcasa de los módulos, en gabinetes o bien con sus kit de instalación.
3.2.
Instalación sistema radiante
Las antenas utilizadas en una estación 4G de este tipo soportan una conexión MIMO 2x2, en la frecuencia de los 2600 MHz, banda habilitada para LTE en Chile. En la gura 3.8, se observa una antena RF marca Kathrein modelo 800 10622 [23], que es uno de los modelos habituales, cabe
45
destacar que cada operador utilizará distintas marcas y modelos de antenas, con esto solo se está dando un ejemplo para la instalación del sistema radiante. Las especi caciones técnicas de la antena se pueden observar en el cuadro 3.2
Figura 3.8: Modelo de antena.
Especi caciones Generales Rango de frecuencia VSWR Impedancia Intermodulación (2x20w) Polarización Conector Inclinación eléctrica Aislamiento, entre los puertos Potencia máxima de entrada Peso Dimensiones Carga de viento a 93 mph (150kph)
1710 - 2690 MHz < 1.5 : 1 50 ohms IM3: 30 dBm 300 watts (a 50ºC) por entrada 28,7 lb (13 kg) y 33,1 lb (15 kg) con abrazaderas incluidas 57,9 x 10,8 x 3,4 pulgadas (1471 x 275 x 86 mm) delantera: 156 lbf (690 N) / lateral: 38 lbf (N 165) / trasera: 156 lbf (690 N)
Cuadro 3.2: Especi caciones generales antena Kathrein 800 10622.
Para la instalación de las antenas veri car que el soporte este colocado en la posición correcta, luego izar la antena hasta el soporte, tener en cuenta los problemas que se puedan encontrar debido a condiciones climáticas para evitar que la antena sufra daños. Instalar la antena totalmente vertical o con la inclinación indicada por planning, usar las especi caciones de la antena para tener en cuenta
46
3
la separación vertical y horizontal con otras antenas, en el caso que el sitio este colocalizado . Finalmente conectar el Jumper en la antena, el otro extremo quedará desconectado momentáneamente el cual debe quedar protegido con cinta y colocar clamps en el jumper hacia la antena. Algunas de las cosas a tener en cuenta es revisar el rango de frecuencia del material utilizado, también se deben usar conectores aprobados, deben ser los adecuados de acuerdo al tipo de cable (fabricante) y emplear las herramientas adecuadas para su ensamblaje. Los cables deben estar etiquetados en ambos extremos y estar ajustados correctamente.
3.2.1. Instalación de antena Las antenas deben quedar apretadas guardando simetría entre ambos pernos para evitar que se agripen, una vez que se le ha dado el azimut exigido. Los brakets deben igualmente quedar apretados una vez que se ha medido el tilt mecánico con el inclinómetro digital cumpliendo éste con lo exigido, de manera que se eviten desplazamientos indeseados, como gra ca la gura 3.9. Además se deben colocar las golillas que vienen por defecto con la antena.
Figura 3.9: Instalación de antena.
Se debe jar el tilt eléctrico y mecánico, de acuerdo a los requerimientos del proyecto. El tilt mecánico es la inclinación de la antena, a través de accesorios especí cos en la misma, sin cambiar la fase de la señal de entrada. En el caso de tilt eléctrico, es la modi cación de las características de la fase de señal de cada elemento de la antena. Ambos conceptos estan relacionados con la inclinación de señal de la antena y los objetivos de cobertura. El tilt eléctrico puede ser un valor jo, o puede ser variable, generalmente ajustado a través de un accesorio como una varilla o perno con marcas. Este ajuste puede ser manual o remoto, en el último caso se conoce como 'RET' (Remote Electrical
3
Colocalización se re ere a que distintas empresas de telefonía móvil utilizan una misma torre o estructura soporte para ubicar sus antenas, evitando con ello que se instalen varias torres juntas, disminuyendo el impacto urbano.
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Tilt), generalmente un pequeño motor conectado al regulador del tornillo que hace el trabajo de ajuste del tilt [24].
3.2.2. Instalación cables coaxiales Con el cable coaxial adecuado conectar, de cada módulo RF a cada antena (3 sectores), es decir, se realizan seis conexiones, como rati ca la gura 3.6. Tener cuidado con el mínimo radio de curvatura, la máxima fuerza al jalar los cables, el manejo del carrete en el que viene el cable y el correcto manejo de las herramientas. Al izar los cables tener mucho cuidado ya que se podría dañar la protección del cable, evitar el izamiento con fuerzas desiguales y no realizar curvaturas excesivas.
3.2.3. Procedimiento de sellado de conectores Todas las conexiones exteriores deben ser selladas una vez realizadas las mediciones en las líneas y antenas. El material a utilizar para el sellado es la Cinta Aisladora (3M 88T) [25]. Pasos a seguir para el sellado: a)
Se aplican 2 capas traslapadas de cinta aisladora, comenzando 20 mm debajo del conector.
b)
Luego se aplica la cinta vulcanizada desde la parte más baja del conector y dejando aproximadamente 50 mm bajo el conector, se debe aplicar 2 capas de cinta vulcanizada. La tensión de la cinta vulcanizada debe variar para lograr una aplicación sin espacios vacíos. Para evitar estos vacíos en áreas críticas, tensar la cinta hasta cerca de su punto de ruptura. Asegurar que cada vuelta se superponga a la anterior en aproximadamente el 50 % de su ancho. Evitar dejar la apariencia de escalones muy marcados, de manera de asegurar un sellado apropiado con la cinta vulcanizada y también con la aplicación de la cinta de aislar.
c)
Posteriormente se aplican 2 capas traslapadas ligeramente estiradas de cinta de aislar comenzando 30 mm por debajo del punto más bajo de la cinta vulcanizada. Cada vuelta debe traslaparse de 1 a 2 mm sobre el nal de la vuelta previa. Se recomienda aplicar las 2 capas en forma contínua, como describe la gura 3.10
Figura 3.10: Procedimiento de sellado.
48
d)
Una vez realizada la inspección del sellado, en el cual se veri ca que las capas se encuentran solapadas, y que no existe posibilidad que se acumule o ingrese humedad a través del sellado, se hace necesario la aplicación de amarras plásticas de exterior. Ver gura 3.11 que describe el trabajo nal del sellado de conector.
Figura 3.11: Sellado conector antena.
3.2.4. Kit de tierra El kit de tierra siempre se debe ubicar en el tramo recto del cable, nunca en una curva. El sellado de estos se debe hacer con el mismo estándar que el de antenas, anteriormente descrito. Los EMP o kits de tierra deben ser conectados a una barra de tierra al igual que los cables coaxiales. Se deben usar las herramientas adecuadas al instalar los kits de tierra y los cables deben ser jados correctamente.
3.2.5. Etiquetado de cable Una de las cosas importantes y de mucho cuidado es el etiquetado de cables, ya que en las estaciones bases no siempre trabajan las mismas personas, es decir, debe haber una codi cación de cables que sea de forma global, para que todo trabajador que ingrese al sitio entienda la simbología del etiquetado y pueda trabajar de forma correcta y sin pérdida de tiempo. Este etiquetado se realiza en todos los cables de exterior y corresponde a un código en una etiqueta caracterizada con un color, en el cuadro 3.3 se describe el tipo de cable, su función, el código y su respectivo color.
3.3.
Integración de BTS LTE (eNodoB)
La Estación Base Flexi Multiradio es una RAN Individual (red de acceso radio) de la estación base de GSM, 3G y LTE, que facilita la actualización de un sitio de forma fácil y rentable para
49
Tipo
Uso especí co
Código
Color
Grounding Cables
LTE- grounding
1110-4G
Negro
AC Cables
MBBU AC Neutro cable (FPRA)
2000-4G
Negro
AC Supply Cables
MBBU 2 AC Fase cable (FPRA)
2001-4G
Negro
Breaker TDA
LTE- Breaker TDA
LTE
Negro
DC SM
DC (0 V) supply for System Module LTE (FPRA - FSME)
3110-4G
Negro
DC SM
DC (-48 V) supply for System Module LTE (FPRA - FSME)
3111-4G
Negro
DC RF
DC supply for System Module LTE (FSME FRHA 1)
3210-4G
Negro
DC RF
DC supply for System Module LTE (FSME FRHA 2)
3211-4G
Negro
FO 1
Optical Fiber 1 (FSME-FRHA 1)
4210-4G
Negro
FO 2
Optical Fiber 2 (FSME-FRHA 1)
4211-4G
Negro
FO 3
Optical Fiber 3 (FSME-FRHA 2)
4212-4G
Negro
FO 4
Optical Fiber 4 (FSME-FRHA 2)
4213-4G
Negro
Cable Ethernet LTE
ETH -4G
Negro
Customer Alarms cable 01-10 MBBU 1
7110-4G
Negro
RF Cables
1st sector ANT 1
4110-4G
Blanco
RF Cables
1st sector ANT 2
4112-4G
Blanco
RF Cables
2nd sector ANT 1
4120-4G
Rojo
RF Cables
2nd sector ANT 2
4122-4G
Rojo
RF Cables
3rd sector ANT 1
4130-4G
Azul
RF Cables
3rd sector ANT 2
4132-4G
Azul
Cuadro 3.3: Etiquetado de cables.
LTE con NSN NetAct [26], que es un sistema de gestión para asegurar la con guración, monitoreo y optimización de la red, incluyendo la automatización Ison. Para completar la red LTE, NSN también desplegó la red Evolved Packet Core (EPC) para ayudar al operador con el aumento sin precedentes en el trá co de datos a través de su red. En cuanto a la integración de BTS LTE, se utiliza el software BTS Site Manager, el cual con gura el sitio de acuerdo a los requerimientos del proyecto, además se con guran los RET de cada sector para dar con la cobertura adecuada del sitio. Este comisionamiento o puesta en marcha se describe en el Anexo A.
3.4.
Mantención y prevención de fallas
El funcionamiento de estos equipos y todos los componentes mencionados a lo largo de este escrito están directamente relacionadas a las especi caciones técnicas y tiempo de duración señaladas por el fabricantes. No obstante existe cierto tipo de mantención, que se describen más adelante. En cuanto a fallas que puedan presentar estas estaciones, existe un software de control que detecta problemas haciendo que esté todo funcionando correctamente, de no ser así existen técnicos altamente capacitados para solucionar este tipo de problemas en el menor tiempo posible.
50
3.4.1. Mantenimiento preventivo estación base Los sistemas de radio requieren mantenimiento preventivo para los equipos, accesorios y diferentes componentes. El mantenimiento preventivo permite disminuir altos costos ocasionados por fallas, que muchas veces son sencillas de corregir. El mantenimiento preventivo no es un gasto, es una inversión. El operador de radio debe estar capacitado para mantener en buen estado la estación base, por lo que se debe revisar todos los componentes de la estación cada cierto tiempo, por lo menos 2 veces al año y una a la entrada del invierno. En esta revisión, veri car que el conjunto de antenas está instalado en forma adecuada, en forma horizontal, que la estructura que soporta las antenas esté en buenas condiciones, revisar el cableado y los conectores. Se debe veri car que las antenas estén lejos de las ramas de los árboles, tanto por encima como por debajo, (en el caso de que éstas hayan crecido, se deberán podar), en general deberán revisar todo el conjunto de equipos, materiales y accesorios que componen la estación. Con la nalidad de evitar problemas en el funcionamiento de los equipos, estos son algunos puntos de importancia para la prevención: Limpieza de las antenas. Cambio del sistema de respaldo (baterías) cada 2 años. Cambio del sistema de cableado cada 3 años.
3.4.2. Mantenimiento correctivo estación base Cuando el equipo presente fallas permanentes probablemente requiere mantenimiento correctivo. El mantenimiento correctivo deberá ser realizado por una persona o entidad cali cada para el efecto. No se debe permitir a personas no cali cadas que traten de corregir los daños ya que pueden agravarlos. Esta mantención es la que se efectúa para reparar daños causados por acciones extrañas, imprevistas o deterioros normales del equipo, tales como: Daños causados por sobrecarga de energía. Daños causados por tormentas eléctricas. Estación fuera de servicio por cortes en la Fibra Óptica. Y cualquier daño que presente la estación.
4 Capítulo IV. Conclusión A modo de conclusión se analiza la red LTE de la ciudad de Puerto Montt, para poder visualizar de forma más global y discutir las conclusiones nales. La compañía Nokia Siemens Networks es un proveedor a nivel mundial de equipos Flexi, por ende el estudio que se planteó es válido en cualquier parte del mundo donde se implemente este equipamiento, en cuanto a esto, se enfoca un análisis en nuestro país, precisamente de la ciudad de Puerto Montt, la cual es válida para cualquier sitio del país, ya que son proyectos licitados a nivel nacional.
4.1.
Antecedentes
Primero que nada la banda de los 2600 MHz. licitada en Chile por la subsecretaria de telecomunicaciones, entregó los resultados a mediados del 2012 [27], adjudicando a Claro el bloque A de frecuencias, a Entel el tramo B y Movistar se quedó con el tramo C, como indica el cuadro 4.1.
Tramo A Tramo B Tramo C
2.505 MHz 2.525 MHz 2.525 MHz 2.545 MHz 2.545 MHz 2.565 MHz
2.625 MHz 2.645 MHz 2.645 MHz 2.665 MHz 2.665 MHz 2.685 MHz
Cuadro 4.1: Tramos de frecuencia, banda 2.600 MHz.
Estos 3 operadores son los encargadas de poner en servicio sus redes 4G en las bandas asignadas, dando cumplimiento a sus propias ofertas, y que contemplan cobertura a lo largo de todo Chile. La cobertura que tienen estos operadores en la ciudad de Puerto Montt, se pueden ver en las guras 4.1, 4.2 y 4.3, manchas de cobertura que informan en sus respectivos sitios web [28] [29] [30].
Figura 4.1: Cobertura LTE Movistar.
51
52
Figura 4.2: Cobertura LTE Entel.
Figura 4.3: Cobertura LTE Claro.
En relación a este trabajo, de estas 3 empresas, sólo Movistar y Claro son las que están instalando los equipos de NSN [26] [31], en nuestro territorio. Por ende se analizará la red 4G LTE de la Compañía Claro Chile. Nokia Siemens Networks proporcionó la red de radio y los servicios necesarios para la red 4G del operador Claro Chile, y fue el primero de su tipo en el país. Desde ese entonces la compañía ha desplegado a nivel nacional la cobertura LTE, comenzando por Santiago, Valparaíso, Concepción, para luego expandirse en el territorio llegando a Viña del Mar y Punta Arenas. Actualmente este crecimiento ya abarca una gran parte del país, y no necesariamente las principales ciudades sino que también territorios rurales. Es por ello que se analiza la ciudad de Puerto Montt. La torre se encuentra en el cerro Cardonal, como indica la gura 4.4 y desde aquí es donde se da cobertura a la ciudad, cabe destacar que este punto es estratégico en la ciudad para todos los operadores, desde aquí nacen los enlaces hacia todos los puntos de la región, como por ejemplo a la isla de Chiloé.
53
El sitio de código 10L011, denominado Puerto Montt Cardonal, que se encuentra en Avda. Presidente Ibáñez con Eleuterio Ramírez, corresponde a una torre autosoportada de 84 metros de altura, ya que aquí se encuentra el switch principal de la compañía. Con esta excelente altura las
2
antenas LTE dan una cobertura de unos 12 Km , con un radio de 2 Km aproximadamente, ya que la banda de frecuencia (2600 MHz.) permite esta característica de cubrir un gran sector. En la gura 4.4 se describe donde se encuentra el sitio en el mapa y sus respectivos azimut de cobertura, que están hacia las direcciones de 80º, 230º y 300º con respecto al norte.
Figura 4.4: Sectores de cobertura sitio 10L011.
La banda de los 2600 MHz es ideal para zonas rurales o suburbanas, es decir, se comporta de buena forma en outdoor, dando una gran área de cobertura, pero tiene la desventaja que al ser una banda alta afecta más la comunicación por las condiciones atmosféricas y los obstáculos físicos, acotando la mancha de cobertura. En la gura 4.3 se puede observar que la mancha se ve afectada en las cercanías del centro de la ciudad, ya que comienzan las edi caciones haciendo que la penetración de radiofrecuencias disminuyan, viéndose afectada la cobertura para interiores en la banda de los 2600 MHz. Por ejemplo, en Entel para las regiones Metropolitana, Quinta y Octava, es posible obtener cobertura en espacios cerrados (indoor) a una distancia máxima de 1,5 metros desde los muros exteriores, donde tenga cobertura la compañía, un estándar muy bajo para el uso de la población.
4.2.
Resultados y discusión
Una de las conclusiones que deja este trabajo tiene directa relación con los equipos Flexi, ya que se complementan muy bien a las nuevas propuestas de instalación que propone la ley de antenas por medio de la subsecretaría de telecomunicaciones en sitios de telecomunicaciones.
54
Los módulos Flexi de NSN son escalables, modulares, ligeros y compactos, lo cual brinda más opciones de instalación, como en paredes, postes, en pila, e incluso fuera de la vista, además de ser lo su cientemente resistente para el uso al aire libre sin necesidad de refugios o de aire acondicionado. La arquitectura distribuida, saca el mejor provecho a estos equipos al montar los módulos de RF cerca de las antenas, eliminando las pérdidas que existen en los cables RF. La instalación de bra hasta lo alto de la antena proporciona bene cios adicionales, ya que los cables coaxiales empleados por las antenas son relativamente anchos y pesados, ocupan más espacio, son ine cientes en términos de potencia, requieren más mano de obra de instalación, etc., desventajas que se suprimen con la FO. Gracias a estas ventajas, los operadores de telecomunicaciones están optando por la instalación de antenas discretas, que se integren al entorno, valiéndose de estructuras ya existentes, como edi cios, letreros publicitarios o microceldas. Al igual que la opción de armonizado, un ícono de esto es la estructura tipo palmera, que con hojas secas se pueden camu ar los equipos de RF y su respectivo sistema radiante. Otro punto que se puede discutir y hacer una conclusión es con respecto a la banda de los 2600 MHz, que puede ser visto como una banda para capacidad adicional, ya que en el estándar LTE es posible mezclar las portadoras o frecuencias que llevan la información de las distintas bandas para así lograr una mejor experiencia del usuario nal. La ventaja se aprecia con la gran cobertura en espacios abiertos (zonas rurales y suburbanas, u outdoors). Pero mientras más alta es la frecuencia usada por la conexión de radiofrecuencia, afecta más la comunicación por las condiciones atmosféricas y los obstáculos físicos entre antenas. Esto complica el uso en interiores (indoor), por ejemplo cuando la conexión es dentro de una casa, edi cios o un mall. Por ello, la subsecretaría de telecomunicaciones liberó la banda de 700 MHz y en febrero de 2014 [32], da a conocer las empresas que se adjudicaron los bloques de frecuencia, esta banda se considera como la más apta para espacios cerrados. Las bandas de 2.600MHz y 700MHz son complementarias, juntas permiten una verdadera experiencia de 4G con cobertura uniforme, sin importar el lugar en donde se esté. Sin embargo, la banda de 700MHz no es una de las bandas LTE con mayor difusión mundial, por lo cual, el roaming en ella es más limitado, aunque todos los celulares sean multibandas. Con respecto a esto, el equipo estudiado es apto para funcionar en la banda de 700 MHz., basta con realizar algunas con guraciones al eNodoB, una correcta elección del sistema radiante, especialmente si se con gura un sitio como microcelda o inbuilding (interior de edi cios), y ya se tiene otra opción de instalación, que favorece enormemente a la compañía. Analizando todo lo estudiado, a continuación se comenta sobre un tema que no fue abordado y que se pueden proyectar como una continuación o ampliación de este escrito. Como señala el título de este trabajo, la investigación se realizó sobre una estación base LTE, pero existe un tema muy importante que consiste en cómo se conecta hacia otras BTS, de qué forma se realiza el sincronismo de información para la trasmisión de datos, cuáles son los equipos involucrados para un enlace de transmisión (Tx), que equipamiento es compatible para una estación de control.
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Bueno, una de las soluciones a estas interrogantes es el despliegue Mobile Backhaul (IPRAN), término utilizado para la transmisión de datos IP, interconectando distintos eNodoB (E-UTRAN) a la red troncal EPC y esta a su vez realizar la transmisión de información. Los equipos de la compañía Alcatel [33], prestan servicios de transmisión de datos y ya están desplegando el llamado IPRAN en nuestro país. La familia 7705 SAR (SAR-M, SAR-F, SAR-8) y 7750 SAR (SR-7), son los equipos encargados de realizar la transmisión y conmutación de información de una red LTE, entre otros.
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700 de
5 Anexo A 1. Energizar equipos esperando que BTS reconozca todo el HW (hardware) incluso ALD para creación de RET. Se debe cargar software con rmando versión con proyecto NSN de no tenerlo se debe solicitar.
Figura 5.1: Update SW to BTS Site.
59
60
2. Después de haber cargado el software correspondiente, se debe tener el archivo de comisionamiento entregado por NSN. A continuación se debe ir a Commissioning, para elegir el tipo de puesta en marcha, se elige Template (Plantilla) y se busca el archivo Browse, se selecciona y comienza a cargar.
Figura 5.2: BTS Site Manager.
3. Con esto se continúa paso a paso la carga de datos dando a cada pantalla Next.
Figura 5.3: BTS Site Manager
61
4. Al llegar a la pantalla de la gura 5.4, se deben crear los RET para cada sector sabiendo donde se conectó cada RET, según el Serial Number correspondiente e ingresar los datos de antena. Luego se selecciona una RET se veri ca en Serial Number mostrado en el software con lo que tenemos registrado y se crean según el puerto de antena de cada modulo RF.
Figura 5.4: BTS Site Manager.
5. El RET sector 1 se debe crear, al igual que los otros RET correspondiente al sector 2 y sector 3. Una vez creados se da Next y en la siguiente pantalla no se realiza nada, dando Next a la pantalla.
Figura 5.5: BTS Site Manager.
62
6. Se continúa con Next hasta llegar a la pantalla de la gura 5.6, donde se debe cargar los datos dando click en Send Parameters.
Figura 5.6: BTS Site Manager.
7. Después de tener cargado el archivo de comisionamiento, se debe ajustar el Tilt Eléctrico de las antenas, en la opción Antenna, RET Settings.
Figura 5.7: BTS Site Manager.
63
8. Se abrirá la pantalla de la gura 5.8, donde se debe cargar el archivo KA_80010621_17102690 a los RET para poder setear el ángulo mínimo y máximo, con esto deja calibrar el Tilt Eléctrico según plan RF. El archivo debe ser solicitado al proyecto, el cual se debe cargar en Con guration File, Browse y cargar los tres sectores con Send.
Figura 5.8: RET Settings.
9. Luego se ajustan valores manualmente, donde hay que chequear que los motores se con guren y desplacen la antena.
Figura 5.9: BTS Site Manager.
64
10. Después haber seteado los ángulos correspondientes, se debe corroborar las alarmas de energía y BTS. Chequear la instalación completa e informar de trabajos terminados.
Figura 5.10: BTS Site Manager.
6 Anexo B 2G:
Segunda generación de comunicaciones móviles. La principal diferencia respecto de la primera generación fue la digitalización completa de la red.
3G:
Tercera generación de comunicaciones móviles. Denominación genérica para referirse a las redes móviles digitales posteriores a los primeros sistemas digitales.
3GPP: 4G:
Third Generation Partnership Project. Proyecto asociación de tercera generación.
Cuarta generación de comunicaciones móviles. Se usa de forma genérica para referirse a los conjuntos de conceptos e ideas que avanzan más allá de los de nidos en los estándares de la 3G.
AMC:
Adaptive Modulation and Coding. Modulación y codi cación adaptativa.
AMPS:
Advanced Mobile Phone System. Sistema telefónico móvil avanzado.
BSC:
Base Station Controller. Controlador de estación base.
BTS:
Base Transceiver Station. Estación Base Transmisora.
CDMA: CS:
Code Division Multiple Access. Acceso múltiple por división de código.
Circuit-Switched. Conmutación de circuitos.
DHCP:
Dynamic Host Con guration Protocol. Protocolo de con guración dinámica de host.
EDGE:
Enhanced Data rates for GSM Evolution. Tasas de datos mejoradas para la evolución de
GSM.
eNodeB:
Evolved Node B. Nodo B evolucionado.
EPC:
Evolved Packet Core. Núcleo de paquetes evolucionado.
EPS:
Evolved Packet System. Sistema evolucionado de paquetes.
FDD:
Frequency Division Duplex. Duplexación por división de frecuencia.
FDM:
Frequency Division Multiplexing. Multiplicación por división de frecuencia.
FDMA:
Frequency Division Multiple Access. Acceso múltiple por división de frecuencia.
65
66
FFTA:
Fiber To The Antenna. Fibra a la antena.
GERAN: GGSN:
Gateway GPRS Support Node. Nodo de soporte de GPRS de pasarela.
GMSK:
Gaussian Minimum-Shift Keying. Modulación por desplazamiento mínimo gaussiano.
GPRS: GSM:
GSM-EDGE Radio Access Network. GSM-EDGE Red de acceso de radio.
General Packet Radio Service. Servicio radio genérico de datos por paquetes. Global System for Mobile communications. Sistema global de comunicaciones móviles.
HSDPA:
High Speed Downlink Packet Access. Acceso de paquetes de alta velocidad en enlace
descendente.
HSPA:
High Speed Packet Access. Acceso de paquetes de alta velocidad.
HSPA+: IMS: IP:
HSPA Evolved. HSPA evolucionado.
IP Multimedia Subsystem. Subsistema multimedia IP.
Internet Protocol. Protocolo internet.
IPv4:
IP versión 4.
IPv6:
IP versión 6.
ITU:
International Telecommunication Union. Unión internacional de telecomunicaciones.
LTE:
Long Term Evolution. Evolución a largo plazo.
LTE
Advanced: LTE Avanzado.
MAC:
Medium Access Control. Control de acceso medio.
MIMO: MME: MS:
Multiple Input Multiple Output. Múltiples entradas y múltiples salidas. Mobility Management Entity. Movilidad Entidad de Gestión.
Mobile Station. Estación móvil.
MSC:
Mobile Switching Center. Central de conmutación móvil.
OFDM:
Orthogonal Frequency Division Multiplexing. Multiplexación por división de frecuencias
ortogonales.
OFDMA:
Orthogonal Frequency Division Multiple Access. Acceso por división de frecuencias orto-
gonales.
OVP:
Overvoltage Protection. Protección contra sobretensiones.
67
PCU:
Packet Control Unit. Unidad de control de paquetes.
P-GW: PS:
Packet Data Network Gateway. Puerta de red de paquetes de datos.
Packet-Switched. Conmutación de paquetes.
PSK:
Phase Shift Keying. Modulación por desplazamiento de fase.
QAM:
Quadrature Amplitude Modulation. Modulación de amplitud en cuadratura.
QoS:
Quality of Service. Calidad de servicio.
RET:
Remote Electrical Tilt. Inclinación eléctrica remota.
RLC:
Radio Link Control. Control de enlace de radio.
RNC:
Radio Network Controller. Controlador de red de radio.
RNS:
Radio Network Subsystems. Subsistemas de redes de radio.
RRC:
Radio Resource Control. Control de recursos de radio.
RRM:
Radio Resource Management. Gestión de recursos de radio.
SC-FDMA:
Single Carrier-Frequency Division Multiple Access. Acceso múltiple por división de
frecuencia de portadora simple.
S-GW: SIM:
Serving Gateway. Puerta de enlace de servicio.
Subscriber Identity Module. Módulo de identi cación de abonado.
SMS:
Short Message Service. Servicio de mensajes cortos.
SGSN:
Serving GPRS Support Node. Nodo de soporte GPRS de servicio.
TDD:
Time Division Duplexing. Duplexación por división de tiempo.
TDM:
Time Division Multiplexing. Multiplexación por división en el tiempo.
TDMA: UE:
Time Division Multiple Access. Acceso múltiple por división en el tiempo.
User Equipment. Equipo de usuario.
UMTS:
Universal Mobile Telecommunications System. Sistema de telecomunicaciones móviles uni-
versales.
UTRAN: VoIP:
UMTS Terrestrial Radio Access Network. Red de acceso radio terrestre UMTS.
Voz sobre IP. Tecnología de transmisión de voz a través de redes IP.
WCDMA:
Wideband CDMA. CDMA de banda ancha.