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ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
ESCUELA DE INGENIERIA
DISEO Y PLANIFICACIN DE COBERTURA CELULAR CDMA
2000 1X MEDIANTE UN SISTEMA REPETIDOR(es)-BTS(s)
PARA LA CARRETERA ALOAG-SANTO DOMINGO
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIERO EN
ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONES
ESTEBAN DARIO GALLEGOS RODRGUEZ
WILSON JAVIER GALINDO HIDALGO
DIRECTOR: ING. PATRICIO ORTEGA
Quito, Marzo del 2006
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DECLARACIN
Nosotros, Esteban Daro Gallegos Rodrguez y Wilson Javier Galindo Hidalgo
declaramos bajo juramento que el trabajo aqu descrito es de nuestra autora;
que no ha sido previamente presentado por ningn grado o calificacin
profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliogrficas que se
incluyen en este documento.
A travs de la presente declaracin cedemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional,
segn lo establecido por la ley de Propiedad Intelectual, por su reglamento y
por la normatividad institucional vigente.
Esteban Daro Gallegos Rodrguez Wilson Javier Galindo Hidalgo
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CERTIFICACIN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por los seores Esteban Daro
Gallegos Rodrguez y Wilson Javier Galindo Hidalgo, bajo mi supervisin.
ING. PATRICIO ORTEGA C.
DIRECTOR DE PROYECTO
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DEDICATORIA
El presente proyecto lo dedico a mis padres, quienes me han sabido guiar por
el camino de la honestidad y sacrificio con su ejemplo y dedicacin.
A Dios, mi gua y ejemplo de vida.
A la memoria de Mauro Salazar, gran compaero, amigo, pero sobre todo
persona.
Esteban Daro Gallegos Rodrguez
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AGRADECIMIENTOS
Al Ing. Patricio Ortega, por toda su valiosa ayuda y consejos, que nos
permitieron realizar un trabajo del cual podemos sentirnos orgullosos.
A los ingenieros Fernando Ro y Homero Pico, quienes me dieron la
oportunidad de desarrollarme profesionalmente y crecer como persona.
A todos mis compaeros de labores, pero sobre todo a Santiago Paz y Pedro
Pazos, por su apoyo incondicional en el desarrollo del presente proyecto;
gracias muchachos he aprendido bastante de ustedes.
A todos los buenos profesores que tuve a lo largo mi carrera de estudiante;
gracias por sus consejos y enseanzas.
A toda mi familia, sobre todo a mis hermanos y padres, por aguantar mi
carcter en los momentos difciles y estar siempre a mi lado.
A mis compaeros y amigos, en especial a Javier, Juan, Hernn, Roberto,
Vladimir, Carlos, Pablo, por su amistad y ayuda en todos los momentos buenos
y malos que tuvimos durante la carrera de estudiantes.
A la empresa OTECEL.SA por brindarnos todas las facilidades para
desarrollar el proyecto,
Esteban Daro Gallegos Rodrguez
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DEDICATORIA
A mi familia por su incondicional apoyo
Javier Galindo
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AGRADECIMIENTOS
A Dios por guiar mis pasos, proteger mi vida y brindarme las fuerzas
necesarias para cumplir mis metas.
A mis padres y hermanos por creer en m
A Ruth por estar a mi lado en los momentos ms difciles y buenos de mi vida.
A mis compaeros Hernn, Esteban, Carlos, Juan por su valiosa amistad.
A cada uno de mis compaeros de trabajo que nos guiaron en el desarrollo del
presente proyecto y por su desinteresada ayuda.
Un agradecimiento especial al Ing. Patricio Ortega por su colaboracin en la
realizacin del presente trabajo.
Javier Galindo
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CONTENIDO
RESUMEN.....................................................................................................................................................VI
PRESENTACION ....................................................................................................................................... VII
CAPITULO I
1 INTRODUCCIN A LA ARQUITECTURA DE UNA RED CELULAR CDMA 1X .................... 1
1.1 GENERALIDADES DE LA RED CELULAR CDMA 1X ............................................................ 11.1.1 EVOLUCIN DIGITAL ............................................................................................................ 11.1.2 CDMAONE EL IMPULSO A LAS COMUNICACIONES MVILES DE 2G........................... 21.1.3 CDMA2000 TOMA EL PRXIMO PASO A 3G........................................................................ 3
1.1.3.1 Los sistemas inalmbricos de tercera generacin proporcionan servicios de datos empaquetados aclientes mviles.................................................................................................................................................... 4
1.2 INTRODUCCIN A LA ARQUITECTURA DE UNA RED CELULAR CDMA2000 1X........... 61.2.1 RED CELULAR DE VOZ .......................................................................................................... 6
1.2.1.1 Unidad de Abonado Mvil (MSU Mobile Subscriber Unit)........................................................ 71.2.1.2 La Central de Telefona Mvil (MTX Mobile Telephone Exchange) .......................................... 8
1.2.1.2.1 Procesamiento de llamadas........................................................................................................ 81.2.1.2.2 Gestin de movilidad ................................................................................................................. 91.2.1.2.3 Facturacin ................................................................................................................................ 91.2.1.2.4 Almacenamiento de informacin del abonado........................................................................... 91.2.1.2.5 Recopila datos de desempeo del sistema................................................................................ 101.2.1.2.6 Soporte de funciones y servicios.............................................................................................. 10
1.2.1.3 Controlador de Estacin Base (BSC Base Station Controller) ................................................... 121.2.1.4 Administrador de Estacin Base (BSM Base Station Manager)................................................. 12
1.2.1.5 Subsistema de Estacin Base Transceptora (BTS Base Station Transceiver Subsystem) .......... 131.2.2 RED DE DATOS CDMA2000 1X............................................................................................ 14
1.2.2.1 Nodo de Servicios de Paquetes De Datos / Agente Forneo (PDSN/FA - Packet Data ServingNode/Foreing Agent)....................... ............................. ............................. ........................... ............................. . 151.2.2.2 Funcionalidad Controladora de Paquetes (PCF Packet Control Function) ................................. 161.2.2.3 Controlador de Recursos de Radio (RRC - Radio Resource Control) ........................................... 171.2.2.4 Sistema de Asignacin de Servicios (SCS - Service Creation System)......................................... 171.2.2.5 Funciones del AAA (AAA - Authentication, Authorization, Accounting).................................... 171.2.2.6 Funciones del Agente Local (HA - Home Agent)......................................................................... 171.2.2.7 Unidad de Abonado Mvil (MSU Mobile Subscriber Unit)....................................................... 18
CAPITULO II
2 DESCRIPCIN DEL FUNCIONAMIENTO Y CARACTERSTICAS TCNICAS DE UNREPETIDOR Y BTS PARA UNA RED CDMA2000 1X........................................................................... 19
2.1 SUBSISTEMA DE ESTACIN BASE TRANSCEPTORA (BTS BASE STATIONTRANSCEIVER SUBSYSTEM)............................................................................................................... 19
2.1.1 MDULOS DE UNA BTS ....................................................................................................... 202.1.1.1 Mdulos de Elementos de Canal (MEC)....................................................................................... 212.1.1.2 Mdulo de Temporizacin del Sistema de Posicionamiento Global (MTSPG) ............................ 222.1.1.3 Mdulo de Control (MC) .............................................................................................................. 232.1.1.4 Mdulo de Configuracin de Recursos (MCR)............................................................................. 252.1.1.5 Mdulos de Radio (MR) ............................................................................................................... 26
2.1.2 ANLISIS DE LINK BUDGET PARA UNA BTS ................................................................ 282.1.2.1 Componentes del Link Budget................................................................................................... 28
2.1.2.1.1 Factores Generales que intervienen en el Link Budget......................................................... 312.1.2.2 Reverse link budget ................................................................................................................... 32
2.1.2.2.1 En enlace reverso el requerimiento de Eb/Nt ........................................................................... 32
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2.1.2.2.2 Parmetros del medioambiente ................................................................................................ 322.1.2.2.3 Factor de carga y carga por celda (Margen de Interferencia)................................................... 332.1.2.2.4 Parmetros de la estacin mvil (MS) ..................................................................................... 352.1.2.2.5 Banda de frecuencia................................................................................................................. 362.1.2.2.6 Conjunto de velocidades de datos ............................................................................................ 372.1.2.2.7 Figura de ruido del receptor de la estacin base....................................................................... 372.1.2.2.8 Margen de confiabilidad .......................................................................................................... 382.1.2.2.9 Parmetros de la estacin base................................................................................................. 422.1.2.2.10 Ganancia por Soft Handoff (Soft Handoff Gain) .................................................................. 442.1.2.2.11 Mxima Prdida Permisible de Propagacin..................... ................................ ....................... 462.1.2.2.12 Piloto EiRP (Effective Isotropic Radiated Power) ................................ ................................ ... 462.1.2.2.13 Sensibilidad del Receptor..................... ............................. ............................ ........................... 472.1.2.2.14 El mnimo de seal requerido en el mvil................... ................................ ............................. 48
2.1.2.3 Resultados del Link Budget para una BTS.................................................................................... 502.1.3 CALCULO DE CAPACIDAD DE UNA BTS........................................................................... 52
2.2 REPETIDORES CELULARES.................................................................................................... 572.2.1 INTRODUCCIN.................................................................................................................... 572.2.2 TEORA DE OPERACIN...................................................................................................... 592.2.3 DISEO DE UN REPETIDOR DENTRO DE LA RED........................................................... 62
2.2.3.1 Aislamiento................................................................................................................................... 632.2.3.2 Mxima Salida de un Repetidor en funcin de la entrada y el Aislamiento.................................. 672.2.3.3 Traslape de Cobertura del repetidor con cobertura de BTS y consideraciones de Hand-Over ...... 68
2.2.4 DESCRIPCION DEL REPETIDOR SELECCIONADO.......................................................... 702.2.4.1 Nodo D.......................................................................................................................................... 702.2.4.2 Caractersticas Principales del Nodo D ......................................................................................... 74
2.2.5 LINK BUDGET CON REPETIDOR.................................................................................... 79
CAPITULO III
3 DISEO Y PLANIFICACIN DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES PARA LACARRETERA ALOAG - SANTO DOMINGO............................................................................... 84
3.1 INTRODUCCION........................................................................................................................ 843.2 OBJETIVO................................................................................................................................... 863.3 DISEO Y PLANIFICACIN DE COBERTURA ..................................................................... 86
3.3.1 UBICACIN PRELIMINAR DE LOS SITIOS......................................................................... 903.3.2 PREDICCIONES DE COBERTURA....................................................................................... 923.3.3 SITE SURVEY Y PRUEBAS DE CAMPO ........................................................................... 943.3.4 PREDICCIONES DE COBERTURA DE LOS SITIOS ESCOGIDOS................................... 1043.3.5 PRUEBAS DE CAMPO DE LOS SITIOS ESCOGIDOS ....................................................... 106
3.4 CONFIGURACIONES PROPUESTAS DE ARREGLOS BTS REPETIDOR............ 1133.4.1 ARREGLO BTS REPETIDOR CONFIGURACION 1 ........................................................ 1143.4.2 ARREGLO BTS REPETIDOR CONFIGURACIN 2 ........................................................ 118
CAPITULO IV
4 PLANIFICACIN DEL ENLACE DE LA RED DE MICROONDA PARA LA CARRETERAALOAG SANTO DOMINGO................................................................................................................. 122
4.1 INTRODUCCION...................................................................................................................... 1224.2 OBJETIVO................................................................................................................................. 1224.3 PLANIFICACIN DE LA RED DE MICROONDAS PARA LOS ARREGLOS BTS REPETIDOR............................................................................................................................................ 122
4.3.1 ARREGLO BTS REPETIDOR CONFIGURACION 1 ........................................................ 1234.3.1.1 Clculo del enlace de microonda para la BTS ubicada en el sitio 2.1 ......................................... 1234.3.1.2 Clculo del enlace de microonda para la BTS ubicada en el sitio 2.3 ......................................... 1284.3.1.3 Clculo del enlace de microonda para la BTS ubicada en el sitio 2.4 ......................................... 131
4.3.2 ARREGLO BTS REPETIDOR CONFIGURACION 2 ........................................................ 1344.3.2.1 Clculo del enlace de microonda para la BTS ubicada en el sitio 2.5 ......................................... 134
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CAPITULO V
5 ANLISIS PARA ESCOGER LA(S) MEJOR(ES) OPCIN(ES) CON RESPECTO AFACTIBILIDAD DE INFRAESTRUCTURA Y RECOMENDACIN DE LOS PARMETROSOPERACIONES Y FUNCIONALES DE LOS EQUIPOS...................................................................... 138
5.1 INTRODUCCIN...................................................................................................................... 1385.2 REQUERIMIENTOS DE INFRAESTRUCTURA CIVIL Y ELCTRICA .............................. 1385.3 REQUERIMIENTOS DE MICROONDA Y RADIO FRECUENCIA....................................... 141
5.3.1 RECOMENDACIN DE LAS CONFIGURACIONES TCNICAS....................................... 1415.3.1.1 Arreglo BTS Repetidor configuracin 1 .................................................................................. 1425.3.1.2 Arreglo BTS Repetidor configuracin 2 .................................................................................. 144
5.3.2 CLCULO DE CAPACIDAD................................... ............................................................. 1455.3.2.1 Arreglo BTS Repetidor configuracin 1 .................................................................................. 1465.3.2.2 Arreglo BTS Repetidor configuracin 2 .................................................................................. 148
5.3.3 MATERIALES Y EQUIPOS................................................................................................... 1495.3.3.1 Arreglo BTS Repetidor configuracin 1 .................................................................................. 1535.3.3.2 Arreglo BTS Repetidor configuracin 2 .................................................................................. 154
5.4 ELECCIN DE LA(S) MEJOR(ES) OPCIN(ES)................................................................... 155
CAPITULO VI
6 ANLISIS COMPARATIVO DE COSTOS................................................................................... 156
6.1 INTRODUCCIN...................................................................................................................... 1566.2 ANALISIS DE COSTOS............................................................................................................ 156
6.2.1 ANALISIS DE COSTOS CONFIGURACIN 1..................................................................... 1576.2.1.1 Costos Capitalizables .................................................................................................................. 1576.2.1.2 Costos Operativos ....................................................................................................................... 161
6.2.2 ANALISIS DE COSTOS DE CONFIGURACIN 2............................................................... 1636.2.2.1 Costos Capitalizables .................................................................................................................. 1636.2.2.2 Costos Operativos ....................................................................................................................... 163
6.2.3 ANALISIS DE COSTOS CONFIGURACIN SOLO BTS ..................................................... 1676.2.3.1 Costos Capitalizables .................................................................................................................. 1676.2.3.2 Costos Operativos ....................................................................................................................... 167
6.3 ELECCION DE LA CONFIGURACIN FINAL...................................................................... 171
7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................................... 173
7.1 CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 1737.2 RECOMENDACIONES ............................................................................................................ 177
8 ACRNIMOS .................................................................................................................................... 179
9 BIBLIOGRAFA ............................................................................................................................... 184
10 ANEXOS............................................................................................................................................. 185
ANEXO 1.- CLCULO DEL REVERSE LINK BUDGET DE LA BTS
ANEXO 2.- CANALES CDMA 1XRTT
ANEXO 3.- DISEO DE CAPACIDAD EN UN SISTEMA CDMA 1XRTT
ANEXO 4.- PERFILES DEL TERRENO, PARA CADA ENLACE DE MICROONDA ANALIZADO ENLAS DIFERENTES OPCIONES
ANEXO 5.- SITE SURVEY
ANEXO 6.- MANUALES TCNICOS EQUIPOS Y MATERIALES
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RESUMEN
En el presente proyecto se desarrolla el diseo y planificacin de cobertura celular
CDMA 2000 1X mediante un sistema repetidor(es) - BTS(s) (Base Station
Transceiver Subsystem) para la carretera Aloag - Santo Domingo.
En la parte terica se presenta una introduccin a la arquitectura de una red
celular CDMA 2000 1X que permite el manejo de voz y datos. Se hace referencia
a la descripcin del funcionamiento y caractersticas tcnicas de un repetidor
celular y de una BTS.
En la parte prctica se desarrolla el diseo y planificacin del sistema de
comunicaciones. Se inicia el estudio reconociendo el rea en donde se requiere
proporcionar cobertura y con la ayuda de herramientas como cartas topogrficas y
base de datos digitalizada del terreno (software PLANET V2.7) se determinan las
posibles ubicaciones de las estaciones a lo largo e la carretera. Se realiza una
prediccin inicial de cobertura para los sitios elegidos y mediante pruebas y
mediciones en campo se determina la mejor distribucin y ubicacin de sitios. Se
presentan dos posibles configuraciones de arreglo repetidor(es) BTS(s) sobre
las ubicaciones elegidas. Se desarrolla la planificacin de la red de microondas
con la ayuda de la herramienta pathloss, para cada una de las estaciones de las
diferentes configuraciones y su integracin a la red de backbone de la empresa
OTECEL S.A. Se definen todos los requerimientos necesarios en infraestructura
civil y elctrica, as como, el equipamiento necesario para los sistemas de radio
frecuencia y microonda.
Finalmente se elabora un anlisis costobeneficio seleccionando la configuracin
BTSs en los kilmetro 20,57,76 y repetidores celulares en los kilmetros 37,93,
como la mejor opcin. Garantizando una adecuada calidad y continuidad del
servicio a lo largo de la carretera, optimizando los costos de inversin,
mantenimiento y operacin.
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PRESENTACION
El presente proyecto contiene una parte terica y otra prctica, enfocadas en el
diseo de un sistema que provea servicio de telefona mvil celular
CDMA 2000 1X, utilizando un arreglo BTS(s) (Base Station Transceiver
Subsystem) - Repetidor(es), brindando una adecuada cobertura en la carretera
Aloag-Santo Domingo, optimizando las inversiones.
En el primer captulo, se realiza una introduccin a la arquitectura de la red de
telefona mvil celular CDMA 2000 1X, que permite el manejo de voz y datos. De
esta manera se brinda una visin general de los elementos que conforman la
estructura de la red, su funcin e interaccin.
El segundo captulo, hace referencia a la descripcin del funcionamiento y
caractersticas tcnicas de un repetidor celular y de una BTS. Estas bases
tericas estn enfocadas a brindar criterios ms fundamentados para el desarrollo
del diseo y planificacin del proyecto. Adems, se presentan los parmetros a
considerar para la implementacin de un repetidor celular, los estudios del
presupuesto del enlace (link budget) para un repetidor y una BTS, y los clculos
de capacidades para voz y datos.
En el tercer captulo se desarrolla la parte prctica, donde se elabora el diseo y
planificacin del sistema de comunicaciones para la carretera Aloag - Santo
Domingo. Se reconoce el rea en donde se requiere proporcionar cobertura, para
determinar las posiciones preliminares de cada uno de los posibles sitios; se
utiliza herramientas como cartas topogrficas y base de datos digitalizada del
terreno (software PLANET V2.7) para desarrollar estos trabajos. Se realiza una
prediccin inicial de cobertura para los sitios elegidos y mediante una visita de
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campo, se hace un estudio del sitio (site survey) y pruebas con el equipo
transmisor. En base a estos resultados se verifica y corrige el diseo preliminar.
De esta manera se determinan las mejores ubicaciones de los sitios necesarios
para cumplir con los objetivos de cobertura. Se presentan dos posibles
configuraciones del arreglo repetidor BTS sobre las ubicaciones elegidas.
El cuarto captulo est enfocado en la planificacin de la red de microondas para
la carretera Aloag - Santo Domingo. Se realiza el estudio de microonda para
cada una de las estaciones de las diferentes configuraciones y su integracin a la
red de backbone de la empresa OTECEL S.A.
En el quinto captulo se definen todos los requerimientos necesarios en
infraestructura civil y elctrica para cada una de las estaciones que conforman las
diferentes opciones. Basndose en los anlisis realizados en los captulos II y III
se determina lo necesario en equipamiento y materiales de instalacin para los
sistemas de radio frecuencia y microonda. Con esto se determina la viabilidad
tcnica de cada configuracin.
En el sexto captulo se elabora un estudio de costos de las opciones tcnicamente
viables. Comparando estos resultados con los costos totales de una configuracin
solo BTSs, se determina si el costo beneficio de utilizar repetidores celulares en
el diseo del sistema de comunicaciones para la carretera Aloag - Santo Domingorepresenta un ahorro en la inversin. Finalmente se recomienda la configuracin
que se utilizar.
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CAPITULO I
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1 INTRODUCCIN A LA ARQUITECTURA DE UNA RED
CELULAR CDMA 1X
1.1 GENERALIDADES DE LA RED CELULAR CDMA 1X
La tecnologa de Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo (CDMA) apareci como
una alternativa a la arquitectura GSM y, desde entonces, han compartido un
explosivo crecimiento del mercado de las comunicaciones mviles. Tanto CDMA
como GSM, han tenido importantes avances y mejoramientos en la utilizacin del
espectro disponible, lo que consecuentemente produce mayor capacidad y
servicios adicionales a menor costo.
1.1.1 EVOLUCIN DIGITAL
Los sistemas de comunicacin inalmbricos, en un principio, estaban enfocados a
servicios de voz. La primera generacin de sistemas inalmbricos era totalmente
anloga, por lo que proporcionaba un servicio bsico para voz y datos a baja
velocidad conmutados por circuitos, mediante sistemas caros utilizando mdems
dial up.
Los sistemas de segunda generacin eran totalmente digitales y proporcionaban
mayor capacidad en voz, mejoraban la calidad de la llamada y brindaban servicios
de voz adicionales.
Los sistemas de tercera generacin ofrecen los servicios tradicionales de voz,
adems proporcionan servicios de datos a alta velocidad conmutados por
paquetes.
Cuando la industria de las comunicaciones mviles empez su transicin desde la
primera generacin totalmente analgica, a la segunda generacin con una
arquitectura digital; se marco una etapa en donde los fabricantes y operadores
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empezaron un desarrollo casi paralelo en varias regiones. En Europa, la
arquitectura GSM con frequency hopping lleg a ser casi universal. En Estados
Unidos y parte de Asia la tecnologa CDMA de espectro ensanchado tom gran
parte de esos mercados.
Las tecnologas con seales de espectro ensanchado al utilizar banda ancha con
seales enviadas como ruido, son difciles de detectar, interceptar o demodular.
Adems las seales de espectro ensanchado son difciles de interferir mediante
seales de banda estrecha. Esta baja probabilidad de ser interceptada e
interferida es la razn por la cual esta tecnologa se utiliz ampliamente en
ambientes militares.
1.1.2 CDMAONE EL IMPULSO A LAS COMUNICACIONES MVILES DE 2G
El estndar CDMA IS-95 de la Asociacin de Industrias de Telecomunicaciones
(TIA/EIA) publicado en julio de 1993 estableci las normas base de un sistema
inalmbrico digital de comunicaciones extremo a extremo. La arquitectura
comercial del sistema de red basado en este estndar es conocida comoCDMAONE. TIA/EIA IS-95 y la subsiguiente revisin IS-95A (publicada en 1995),
son la base de la mayora de los desarrollos de las redes comerciales CDMA de
segunda generacin alrededor del mundo.
Desde el punto de vista de los servicios de voz, la tecnologa CDMAONE ofrece
importantes caractersticas:
Un incremento de 8 a 10 veces en capacidad con respecto al sistema
anlogo AMPS.
Se simplifica la planificacin de red ya que se tiene la misma frecuencia en
cada sector y en cada celda (El factor de rehso es 1).
La infraestructura CDMA 2G demostr su eficiencia en la entrega de un trafico de
voz de alta calidad con pocas prdidas a los abonados. Pero no tom en cuenta
que los usuarios mviles empezaran a solicitar servicios bsicos de datos como
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son, la Internet e Intranet, aplicaciones multimedia, transacciones de negocios a
alta velocidad; adicionales a su servicio de voz bsico.
El estndar TIA/EIA IS-95A respondi a sus demandas con su definicin de
canales CDMA banda ancha de 1.25 MHZ, control de potencia, procesamiento
de llamadas, hand-offs y tcnicas de registro por operacin del sistema (cambio
de parmetros, distancias, prendido de mviles, cambios de zona).
TIA/EIA IS-95A introdujo el verdadero servicio de datos por conmutacin de
circuitos a subscriptores CDMA. Sin embargo la velocidad de datos estaba
limitada a solo 9.6 kbps por usuario.
Una segunda ronda de revisiones de la especificacin original produjo el estndar
TIA/EIA IS-95B. Este nuevo desarrollo ofreci a los subscriptores servicio de
datos por conmutacin de paquetes a velocidades de 64 kbps por abonado,
adems del existente servicio de voz. Con este incremento en la velocidad de
transmisin las redes bajo la normativa TIA/EIA IS 95 B son calificadas como
redes de generacin 2.5.
1.1.3 CDMA2000 TOMA EL PRXIMO PASO A 3G
La transicin a redes de tercera generacin (todava efectundose), empez con
la proliferacin de nuevos estndares propuestos. Algunos fueron diseados para
implementarse en infraestructuras GSM y otras emergieron directamente desde la
tecnologa CDMA. ltimamente la ITU tom una posicin sobre esta materia,definiendo algunas soluciones tecnolgicas con IMT-2000, que abarca 5
diferentes interfaces de radio incluyendo CDMA2000. La totalidad de los
protocolos IMT-2000 usan tcnicas de espectro ensanchado, abarcando sus
implicaciones acerca de la instalacin de la red, operacin y mantenimiento.
La ITU define una red de tercera generacin como una red que entrega varias
capacidades nuevas, mejoramiento en la capacidad del sistema, eficienciaespectral, versus lo que ofrece una red de segunda generacin.
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Los estndares de sistemas inalmbricos de 3ra generacin han tomado ventaja
de las mejoras de la tecnologa inalmbrica para optimizar el uso del limitado
espectro disponible por las compaas operadoras.
Estas mejoras en la capacidad son resultado de:
Manejo ms eficiente de la potencia RF.
Reemplazo de conmutacin de circuitos por conmutacin de paquetes.
1.1.3.1 Los sistemas inalmbricos de tercera generacin proporcionan servicios de
datos empaquetados a clientes mviles
En un sistema de conmutacin de paquetes, los datos al ser divididos en
paquetes, pueden ser enviados independientemente y reensamblados en el otro
extremo, de esta manera cada paquete tiene informacin de identificacin, la ruta
de transmisin no tiene que ser completamente confiable, o menos an, estar
todo el tiempo disponible para tener una comunicacin de datos confiable.
Las conexiones mediante conmutacin de paquetes son muy eficientes. Se enva
pequeas cantidades de datos en intervalos. Un ejemplo, es un usuario mvil que
espera recibir un mensaje de mail, o para quien desea ser informado del cambio
de precios en stock. Con una conexin mediante conmutacin de circuitos el
usuario, o debe dejar la conexin levantada, o tiene que establecer una conexin
frecuentemente para ver si la informacin est disponible. Los usuarios mvilesde tercera generacin, en cambio, simplemente dejan la conexin levantada y son
notificados al instante que la informacin est disponible.
Para los proveedores de sistemas inalmbricos de 3ra generacin, la
conmutacin de paquetes implica tener ms usuarios que puedan acceder a ms
servicios, lo cual significa ms ingresos o mayor satisfaccin de los clientes. Los
proveedores pueden asignar recursos a sus usuarios dependiendo de la
necesidad o de la calidad de servicio, de esta manera los recursos de
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infraestructura son utilizados slo cuando se enva datos. Muchos usuarios
pueden acceder al sistema y mantener la conexin de datos. Los usuarios
comparten el ancho de banda disponible y acceden al sistema a cualquier tiempo
dado.
Las redes de 3ra generacin ofrecen servicios de datos con velocidades de por lo
menos 153.6 kbps en ambientes mviles y de por lo menos 2 Mbps en
ambientes fijos tipo interiores.
La arquitectura CDMA2000 rene estos objetivos e incluye varias aplicaciones
que un operador puede seleccionar para mejorar la estrategia de mercado,
basada en aspectos competitivos, infraestructura existente, costos y otras
variables.
La mayora de estas aplicaciones son: CDMA2000 1X y CDMA2000 1XEV
CDMA2000 1X.- Dobla la capacidad de voz de lo ofrecido por la red CDMAONE.
CDMA2000 1XEV.- Incluye 2 variantes, ambas totalmente compatibles con las
tecnologas CDMA 2000 1x y CDMAONE.
CDMA2000 1xEV-DO (Data Only), es capaz de entregar servicios de datos
multimedia, tales como: transferencia de mp3 y video conferencia, con unpico en velocidad de datos de 2.4 Mbps por subscriptor en ambientes
mviles.
CDMA2000 1xEV-DV (Data Voice), es capaz de realizar una entrega
integrada de voz y servicio de datos multimedia, con un pico en velocidad
de transmisin de 3.09Mbps por subscriptor.
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1.2 INTRODUCCIN A LA ARQUITECTURA DE UNA RED
CELULAR CDMA2000 1X
La Figura 1 ilustra la red CDMA2000 1X bsica, mostrando ambas estructuras,
voz y datos.
Figura 1.- Principales subsistemas del sistema CDMA2000 1x
1.2.1 RED CELULAR DE VOZ
La arquitectura de hardware del sistema inalmbrico CDMA consta del equipo de
conmutacin y del equipo de la estacin base celular. Estos componentes
interactan con la red telefnica conmutada pblica (PSTN Public Switched
Telephone Network) y con la unidad de abonado mvil (MSU Mobile Subscriber
Unit) o estacin mvil (MS Mobile Station) para proporcionar un sistema
completo de comunicaciones celulares.
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Los principales subsistemas del sistema son:
Unidad de Abonado Mvil (MSU Mobile Subscriber Unit) Estacin Mvil
(MS Mobile Station).
La Central de Telefona Mvil (MTX - Mobile Telephone Exchange)
Centro de Conmutacin Mvil (MSC Mobile Switching Center).
El Controlador de Estacin Base (BSC Base Station Controller).
El Subsistema de Estacin Base Transceptora (BTS Base Station
Transceiver Subsystem).
El Administrador de Estacin Base (BSM Base Station Manager).
1.2.1.1 Unidad de Abonado Mvil (MSU Mobile Subscriber Unit)
Para iniciar la transmisin de informacin desde la MSU, esta primero se debe
registrar con el HLR (Home Location Register):
La MSU debe ser autenticada para acceder a la red.
Suministra al HLR su posicin actual.
Suministra a la MTX, el conjunto de caractersticas permitidas para el
mvil en particular.
Despus de registrarse exitosamente con el HLR, el mvil est listo para realizar y
recibir llamadas de voz y datos. Estas pueden tomar cualquiera de las 2 formas,
conmutacin de circuitos o conmutacin de paquetes si es un mvil IS-2000.
En una red CDMA2000 1X, la estacin mvil en una llamada de datos funciona
como un cliente mvil IP. La estacin mvil interacta con la red de acceso para
obtener un apropiado recurso de radio para el intercambio de paquetes y
continuamente esta informado de su estatus (ejemplo: activo, en espera, inactivo).
Acepta colas de paquetes, cuando los recursos de radio no estn disponibles o
son insuficientes para soportar el flujo de datos.
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Las estaciones mviles deben cumplir con el estndar IS-2000 para inicializar una
sesin de datos por conmutacin de paquetes usando redes 1xRTT1. Las
estaciones mviles que tienen solo capacidades IS-95 estn limitadas a
conmutacin de circuitos; mientras que los terminales IS-2000 pueden seleccionar
cualquiera, conmutacin de circuitos o conmutacin de paquetes. Los parmetros
son enviados por la estacin mvil sobre el interfaz aire a la red, determinando el
tipo de servicio requerido.
La transmisin de datos por conmutacin de circuitos tiene una velocidad mxima
de 19.2 kbps y es entregada sobre circuitos tradicionales TDM. Este servicio
permite a los usuarios seleccionar el punto de conexin en una red de datos
usando marcado de dgitos ordinario. El servicio de datos por conmutacin de
paquetes tiene una velocidad mxima de 153.6 kbps. Por cada sesin de datos
una sesin PPP (Point to Point Protocol) es creada entre la estacin mvil y la
PDSN (Packet Data Serving Node). La asignacin de direcciones IP para cada
mvil puede ser proporcionada por cualquier PDSN va un HA (Home Agent).
1.2.1.2 La Central de Telefona Mvil (MTX Mobile Telephone Exchange)
Permite el procesamiento de llamadas de alto nivel para tecnologas de acceso
mltiple (AMPS, TDMA, CDPD y CDMA). La MTX establecer y finalizar miles de
conexiones durante las operaciones normales.
La central de telefona mvil proporciona los siguientes servicios:
1.2.1.2.1 Procesamiento de llamadas
Se refiere a los recursos de software requeridos para establecer llamadas y
proporcionar servicios a los abonados. En su forma ms simple, una llamada es
una conexin telefnica entre dos partes. La llamada ingresa a un proceso de
enrutamiento, en base al nmero marcado por el abonado. Las principales
1Una red que proporciona un chip 1x de 1,288 Mcps para la tecnologa de transmisin de radio.
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funciones proporcionadas son: conmutacin, traslacin digital, sealizacin y
control de llamadas
1.2.1.2.2 Gestin de movilidad
Es responsable de la asignacin y desasignacin de los recursos de
procesamiento de llamadas, seleccionados para una llamada. Las principales
funciones proporcionadas por la gestin de movilidad son:
Asignacin y desasignacin de recursos de acuerdo con el algoritmo.
Gestin de recursos para el establecimiento e interrupcin de llamadas.
Enrutamiento de llamadas.
Interfaz de envo de mensajes para handoff entre MTX.
1.2.1.2.3 Facturacin
Los servicios de facturacin proporcionan contabilidad de la utilizacin de
recursos y tiempos de llamadas. El sistema de facturacin de la MTX incluye unsubsistema de dispositivo de grabacin, software de equipo de recoleccin de
datos y reportes de informacin. Una vez que se ha completado una llamada se
genera un registro detallado, posteriormente esta informacin recolectada se
transfiere a un medio de almacenamiento para su procesamiento.
1.2.1.2.4 Almacenamiento de informacin del abonado
Registro de Ubicacin de Usuarios Locales (HLR Home Location
Register).- Es una base de datos que contiene informacin de los abonados
permanentes (como informacin de servicios) e informacin dinmica (como la
ubicacin actual de la estacin mvil). Como su nombre lo dice, HLR es la base
local de informacin de una estacin mvil. Una MTX consultar el HLR cuando
se necesite informacin de un abonado, sin importar la ubicacin geogrfica
actual de la estacin mvil. El HLR tambin soporta el enrutamiento de llamadas y
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contiene informacin respecto de qu funciones estn disponibles para cada
abonado.
Registro de Ubicacin de Visitantes (VLR Visitor Location Register).- Es
una base de datos que contiene informacin de los abonados mviles temporales,
registrados en el rea de servicio en ese momento. Cuando las estaciones
mviles hacen roaming hacia el rea de servicio de un VLR, el VLR obtiene y
almacena una copia local de un subconjunto de datos del abonado desde el HLR.
1.2.1.2.5 Recopila datos de desempeo del sistema
Alarmas y registros (logs).- Un registro (log), es un informe que indica fallas de
hardware y software, resultados de pruebas, cambios de estados u otros eventos
y situaciones que podran influir en el desempeo de la central de telefona mvil.
Mediciones operacionales.- Proporcionan herramientas para rastrear eventos o
situaciones en un sistema. La MTX mantiene mediciones operacionales deeventos como: originaciones en telfonos mviles, handoffs, asignaciones de
canales, equilibrio de carga y transiciones por mantenimiento.
1.2.1.2.6 Soporte de funciones y servicios
La MTX soporta muchas funciones y servicios, entre las ms importantes se tiene:
Transferencia de llamadas.- Esta funcin permite que los abonados transfieran
todas las llamadas que van a sus telfonos mviles a un nmero telefnico
especificado.
Llamada en espera.- Este servicio permite que un abonado de telfono mvil
reciba una llamada entrante mientras est conectado con otra llamada.
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Facturacin de cdigo de cuentas.- Esta funcin permite al usuario asignar un
cdigo de identificacin de cuenta de tres dgitos en las originaciones de
llamadas. Este cdigo se identifica en el registro de detalles de llamadas y se
puede utilizar como una ayuda en la facturacin o para reflejar cargos en los
diversos departamentos dentro de una empresa. El cdigo tambin se puede
utilizar para reflejar el uso individual de una unidad mvil compartida. Esta funcin
no soporta los cambios en el cdigo de cuenta en las llamadas con terminacin en
telfono mvil.
Servicio de mensajes cortos.- CDMA SMS es habilitada por la MTX para que se
entregue mensajes cortos a una unidad de abonado mvil. La MTX entrega el
mensaje utilizando el controlador de estacin base (BSC), a travs de una interfaz
area CDMA. Los abonados pueden recibir los mensajes cortos cuando estn
libres, en una llamada o en una llamada luego de un handoff entre sistemas.
Autenticacin.- La autenticacin es el proceso en el cual la informacin seintercambia entre una estacin mvil y un centro de autenticacin (AC
Authentication Center) con el fin de permitir que el AC confirme la identidad de
una MS y prohba cualquier acceso ilegal al sistema.
El centro de autenticacin (AC Authentication Center) es una base de datos que
contiene informacin acerca de las unidades de los abonados mviles que tienen
capacidad de autenticacin. Las principales responsabilidades del AC sonmantener los datos de autenticacin por telfono mvil, realizar la validacin de
los telfonos mviles, registrar fallas de autenticacin y bloquearlas. El proceso de
autenticacin se inicia para cualquier acceso de telfono mvil a la red. Una
identificacin exitosa de un MS significa que el MS y el AC poseen la misma clave
de autenticacin.
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1.2.1.3 Controlador de Estacin Base (BSC Base Station Controller)
Controla el enrutamiento de mensajes y de sealizacin entre ste mismo, la
MTX, el BSM y la BTS. Tambin proporciona la codificacin y decodificacin de
voz entre la estacin mvil (a travs de la BTS) y la MTX. Slo se requiere 1 BSC
para el sistema y normalmente est localizado con la MTX. El BSC proporciona
funciones para el procesamiento de llamadas, como:
Control de potencia.
Opciones de servicios.
Handoffs suaves intrasistema.
Adems proporciona el interfaz entre la PDSN y la BTS para transmisin de datos
empaquetados
1.2.1.4 Administrador de Estacin Base (BSM Base Station Manager)
Proporciona una interfaz grfica de usuario para funciones de operacin,
administracin y mantenimiento del subsistema de estacin base transceptora
(BTS) y del controlador de estacin base (BSC). El BSM desempea las
siguientes funciones:
Descarga de software. Inicia y habilita los elementos de red en el BSC y BTS.
Almacenamiento de archivos de configuracin y software.
Recoleccin y anlisis de bases de datos.
Hace la monitorizacin, pruebas y diagnsticos de las fallas del sistema.
Anlisis de desempeo.
Administra el sistema (contraseas, usuarios, privilegios, etc.).
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1.2.1.5 Subsistema de Estacin Base Transceptora (BTS Base Station Transceiver
Subsystem)
El subsistema de la estacin base transceptora es el equipo de la estacin base
celular que enlaza las unidades de los abonados mviles con la MTX.
La BTS proporciona la interfaz area comn hacia las unidades de los abonados,
conforme a los estndares de CDMA IS-95A (800 MHz) e IS - 2000. La BTS
incorpora las antenas, transmisores, receptores, amplificadores de potencia,
unidades de temporizacin y frecuencia, hardware de interfaz y procesamiento de
seales de canales, necesarios para soportar la comunicacin entre los telfonos
mviles y la MTX. La BTS se ubica en la estacin base celular y proporciona la
capacidad de radio CDMA.
Mltiples BTS se conectan al BSC a travs de enlaces T1/E1. Las estaciones
base celulares CDMA se pueden configurar como omni, con dos sectores o con
tres sectores y slo se requiere una BTS por estacin para soportar canales
CDMA dentro de una asignacin de banda de frecuencia de 1.25 MHz. La BTS sepuede ubicar en una estacin base celular con equipo AMPS, TDMA y CDPD que
comparte la misma ubicacin fsica y estructura de antena.
Entre sus principales funciones se tiene: soporta softer - handoff entre sus
sectores y realiza algunas funciones de control de potencia
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1.2.2 RED DE DATOS CDMA2000 1X
Figura 2.- Configuracin de la Red de Datos
Se proporciona una introduccin de la red de datos CDMA2000 1X analizada
desde el punto de vista de un usuario mvil. Dos servicios generales se
proporcionan a un usuario mvil para esta arquitectura:
Acceso a una red pblica y local.-Es idntico como acceder al Internet pblico.
Acceso a una red privada.- Por ejemplo acceso a la red corporativa de una
empresa.
Estos dos servicios pueden proporcionarse por dos mtodos de acceso:
Simple IP: Esto se refiere al mtodo de acceso, en el cual, al usuario se le
asigna una direccin IP dinmica de un proveedor de acceso de servicio. El
usuario puede mantener su direccin IP dentro de los lmites del rea
geogrfica de la red. Cuando el usuario se mueve fuera de esta rea
geogrfica no podr mantener su direccin IP, ya que las IPs cambian con
cada sesin y handoff. Entonces, no existe una verdadera movilidad. Es un
servicio destinado para la mayora de usuarios, son servicios masivos.
AAA
HAPDSNPCF
RRC
MS
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Mvil IP:El usuario puede usar una direccin IP esttica o dinmica que
pertenece a su red IP propia. El usuario ser capaz de mantener su
direccin IP incluso cuando se mueve a lo largo de la red IMT-2000 u otras
redes, entonces existe una verdadera movilidad. La IP se mantiene con
cada sesin y handoff. Principalmente destinado para usuarios
corporativos.
En una red de datos CDMA2000 1X las siguientes aplicaciones pueden ofrecerse:
WAP, BREW, MMS, PTT.
Acceso a Internet 1X.
Comunicaciones personales y transferencia de archivos: capacidad para
transferir archivos, e-mail y llevar mensajera mediante computadores
laptop; es muy til para quienes trabajan fuera de sus oficinas.
Acceso a redes de rea local remotas (LAN).
Acceso a base de datos.
Puntos de venta, verificacin de tarjetas de crdito.
Registros y reportes; estas funciones son tiles para organizaciones con un
control centralizado u organizaciones con limitada movilidad.
Cajeros automticos, etc.
1.2.2.1 Nodo de Servicios de Paquetes De Datos / Agente Forneo (PDSN/FA -
Packet Data Serving Node/Foreing Agent)
Es la puerta de acceso desde la red de telefona mvil hacia una red de datos
pblica o privada. En una red simple IP, la PDSN acta como un servidor de
acceso de red remoto, mientras que en una red mvil IP este puede ser
configurado como un agente local (Home Agent HA) o un agente forneo (FA)
La PDSN realiza las siguientes funciones:
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Maneja la interfaz radio-paquete entre el BSS (Base Station Subsystem)
(BTS+BSC) y la red IP para establecer, mantener y terminar el
enlace-sesin con el cliente mvil.
Termina la sesin PPP inicializada por el usuario.
Asigna direcciones IP para el servicio Simple IP (sea mediante un pool
interno a travs de un servidor AAA).
Desarrolla enrutamiento de paquetes a redes de datos externas, o
enrutamiento de paquetes al HA que opcionalmente puede ser va tneles
seguros.
Recolecta y enva paquetes de datos de tarifacin.
Manejo activo de los servicios del usuario basados en la informacin del
perfil, recibida desde el servidor SCS (Service Creation System) del
servidor AAA.
Autenticar a los usuarios localmente, o enviar los requerimientos de
autenticacin al servidor AAA.
1.2.2.2 Funcionalidad Controladora de Paquetes (PCF Packet Control Function)
Enruta los paquetes de datos IP entre la estacin mvil dentro de las celdas y el
PDSN. Durante las sesiones de paquetes de datos, este asignar canales
suplementarios tantos como sean necesarios para cumplir con los requerimientos
del servicio para el mvil y lo pagado por el subscriptor.
Se comunica con el RRC para pedir y administrar los recursos de radio en
relacin a la transmisin de paquetes, desde y hacia la estacin mvil.
Informa sobre el estatus de los recursos de radio y almacena los paquetes que
llegan de la PDSN (encola los paquetes), cuando los recursos de radio son
insuficientes para soportar el flujo de la PDSN.
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1.2.2.3 Controlador de Recursos de Radio (RRC - Radio Resource Control)
Establece, mantiene y termina los recursos de radio para el intercambio de
paquetes entre la estacin mvil y el PCF, adems se mantiene informado sobre
el estatus de los recursos de radio.
1.2.2.4 Sistema de Asignacin de Servicios (SCS - Service Creation System)
Es una plataforma de operacin y mantenimiento grfica que permite operar,
configurar y manejar todos los elementos de la PDSN y del HA. Se usa el SCS
para aplicar servicios a usuarios. Adicionalmente permite a los elementos de la
PDSN y del HA entregar mensajes de log a una base de datos compartida.
1.2.2.5 Funciones del AAA (AAA - Authentication, Authorization, Accounting)
El servidor AAA (o conocido tambin como RADIUS), es usado para autenticar y
autorizar a los usuarios para que accedan a la red, adems almacena estadsticas
tiles del usuario para facturacin. Para Mobile IP la autenticacin se realiza enel HA.
1.2.2.6 Funciones del Agente Local (HA - Home Agent)
EL HA realiza las siguientes funciones:
Autenticar los requerimientos de registro Mvil IP de la estacin mvil. Redirigir los paquetes al Foreign Agent.
Establece, mantiene y termina comunicaciones seguras al PDSN .
Provisiona la informacin del AAA a los usuarios.
Mantiene tambin el registro de usuarios.
Opcionalmente, asigna una direccin propia dinmica.
Desencapsula y rutea el trfico en la direccin reversa a la Red IP.
Recibe trfico IP de la Red IP, encapsula y canaliza este en el enlace haciadelante (mvil), a travs del PDSN apropiado.
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1.2.2.7 Unidad de Abonado Mvil (MSU Mobile Subscriber Unit)
La MSU realiza las siguientes funciones:
Establece, mantiene y termina un protocolo de enlace de datos a la PDSN.
Opcionalmente soporta la encriptacin de la interfaz area al RRC.
Soporta Mvil IP y Simple IP.
Solicita los recursos de radio apropiados de la red para el intercambio de
paquetes.
Se mantiene informado sobre el estatus de los recursos de radio, para la
sesin de paquetes.
Almacena los paquetes de las aplicaciones mviles, cuando los recursos
de radio son insuficientes para soportar el flujo de la Red.
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CAPITULO II
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2 DESCRIPCIN DEL FUNCIONAMIENTO Y
CARACTERSTICAS TCNICAS DE UN REPETIDOR YBTS PARA UNA RED CDMA2000 1X
2.1 SUBSISTEMA DE ESTACIN BASE TRANSCEPTORA (BTS
BASE STATION TRANSCEIVER SUBSYSTEM)
Figura 3.- Diagrama de interconexin de la BTS con la MTX y MS
El subsistema de la estacin base transceptora (BTS Base Station Transceiver)
es el equipo de la estacin base celular que enlaza las unidades de los abonados
con la MTX. La BTS proporciona el enlace de RF hacia el abonado. Mltiples BTS
se conectan al BSC a travs de enlaces T1/E1. Las estaciones base celularesCDMA se pueden configurar como omni, con dos sectores o con tres sectores y
slo se requiere una BTS por estacin para soportar canales CDMA dentro de
una asignacin de banda de frecuencia de 1.25 MHz. La BTS incorpora las
antenas, transmisores, receptores, amplificadores de potencia, unidades de
temporizacin y frecuencia, hardware de interfaz y procesamiento de seales de
canales necesarios para soportar la comunicacin entre los telfonos mviles y la
MTX. Desempea algunas funciones entre las principales: control de potencia yhandoff entre sectores de la misma BTS o de distintas BTSs.
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2.1.1 MDULOS DE UNA BTS
Una BTS esta conformada por cinco tipos de mdulos que se definen como:
Mdulos de Elementos de Canales (MEC).
Mdulo de Temporizacin del Sistema de Posicionamiento Global
(MTSPG).
Mdulo de Control (MC).
Mdulo de Configuracin de Recursos (MCR).
Mdulos de Radio (MR).
Figura 4.- Diagrama de bloques de la configuracin de una BTS
MODULO DECONFIGURACION
MODULOSDE RADIO
Enlaces deTransmisionesa BSC o BTS
MODULO DECONTROL
MODULOSDE
ELEMENTOSDE CANAL
MODULO DETEMPORIZACION
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2.1.1.1 Mdulos de Elementos de Canal (MEC)
El mdulo de elementos de canal (MEC), proporciona el procesamiento digital
primario de la forma de onda de CDMA. Su principal responsabilidad es
demodular los datos de banda base de enlace inverso y modular los datos de
banda base de enlace hacia adelante dentro de la BTS.
Para realizar esta funcin, hace la interfaz con el mdulo de configuracin de
recursos (MCR) con el fin de recibir muestras digitales, transmitir datos digitales
de banda base y enviar - recibir informacin de control y trfico.
Tambin realiza la interfaz con el sistema para enviar y recibir informacin de
control relacionada con el establecimiento, interrupcin y handoff de llamadas.
Figura 5.- Diagrama de conexin de los mdulos de elementos de canal
Adems, el MEC soporta funciones de procesamiento de llamadas, as como
tambin funciones de operaciones, administracin y mantenimiento.
Cada elemento de canal se configura a travs de software, para realizar una
variedad de tareas como: canal de paging, piloto, sincronismo, acceso y trfico.
El software determina el nmero real de canales y su composicin. El mdulo est
incorporado en un contenedor blindado de EMI permitindole no interactuar con
otros mdulos en el shelf, excepto a travs del software.
MODULO DECONFIGURACION
MODULOSDE
ELEMENTOSDE CANAL
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El elemento de canal de trfico (ECT) es la unidad de funcionamiento dentro del
MEC. Cada llamada o etapa de llamada en soft-handoff usa un ECT. Cada canal
de control o acceso de llamada tambin requiere un elemento de canal de trfico
separado.
El hardware del mdulo de elementos de canales es capaz de soportar varias
portadoras. Los elementos de canal de trfico (ECT) son un pool de recursos en
el MEC los cuales no necesitan ser provisionados para usuarios en especficas
frecuencias. Adems no es necesario provisionar mdulos de elementos de
canales (MEC) separadamente para usuarios de voz y datos. Existen algunas
variedades de MEC disponibles en el mercado. Los mdulos de elementos decanal de 64 elementos de canal de trfico (MEC 64) son los ms utilizados.
Llamadas de voz utilizan un ECT para cada direccin sea hacia delante o hacia
atrs por lo tanto son llamadas simtricas. Las llamadas de datos tambin
requieren un ECT para cada direccin. Sin embargo, las llamadas de datos
tambin requieren un SCH (Supplemental Channel). Generalmente ms recursos
son requeridos en la direccin hacia delante que hacia atrs, esto depende delmodelo de aplicacin de datos. Las llamadas de datos se las conoce como
asimtricas.
Como resultado, los MEC estn equipados con recursos asimtricos,
aproximadamente mayor capacidad de ECT se tiene en el enlace hacia delante
que en el enlace hacia atrs.
2.1.1.2 Mdulo de Temporizacin del Sistema de Posicionamiento Global (MTSPG)
El mdulo de temporizacin del sistema de posicionamiento global (MTSPG), es
la fuente de informacin de temporizacin y referencia de frecuencia para la BTS.
Su oscilador interno se estabiliza y se sincroniza con el sistema de tiempo GPS.
Luego de 24 horas de inicializacin del periodo, el MTSPG puede mantenerse y
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proporcionar temporizacin hasta 24 horas si se tiene una perdida de la seal del
satlite.
Las seales del reloj primario se distribuyen directamente al MC y MCR por el
plano posterior. El MCR distribuye las seales del reloj a los MR y MEC.
Figura 6.- Diagrama de conexin del mdulo de temporizacin
El MTSPG tambin proporciona al sistema la hora del da obtenida a travs de
una interfaz serial hacia el MC. La informacin del estatus del hardware y
operacin del MTSPG es consultada por el MC.
El MCR y el MC monitorizan la calidad de las seales del reloj primario e informancualquier desviacin de la operacin normal.
2.1.1.3 Mdulo de Control (MC)
El MC permite la terminacin de los enlaces de transmisin que proporcionan
conexin con la BSC o con otra BTS para formar una cadena. Se puede trabajar
con un formato T1 o E1 para estos enlaces.
MODULO DECONFIGURACION
MODULO DECONTROL
MODULO DETEMPORIZACION
MEC
MR
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Adems realiza el enrutamiento de todos los paquetes de la red de
comunicaciones de estacin base dentro de la BTS (el protocolo utilizado
depender de cada fabricante).
EL MC utiliza un procesador incorporado para controlar/monitorizar los puertos
T1/E1 y realizar mantenimiento y diagnsticos a nivel de tarjeta. El MC transmite
la informacin al MCR y este la distribuye a los MR y MEC.
Figura 7.- Diagrama de conexin del mdulo de control
El MC tambin realiza funciones de operaciones, administracin y mantenimiento
del sistema.
Entre las principales funciones del MC en la BTS se tiene:
Configura todos los dispositivos de la BTS una vez encendidos.
Distribuye los parmetros de configuracin a los dispositivos.
Coordina pruebas en los dispositivos.
Asigna, configura y monitorea los elementos de canal.
Coordina el procesamiento de llamadas y asigna los recursos de la BTS
durante el establecimiento, interrupcin y handoff de llamadas.
Coordina el procesamiento de llamadas en los canales de radio bsqueda
(paging) y de acceso.
Coordina la estimacin de potencia hacia adelante digital.
MODULO DECONFIGURACION
MODULO DECONTROL
MEC
MR
Enlaces deTransmisionesa BSC o BTS
MTSPG
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Transmite el control de iniciacin y apagado de la BTS desde el BSM.
Recibe e informa las fallas dentro de la BTS.
Supervisa la informacin que entra y sale de la BTS.
Mantiene una copia local de la base de datos de configuracin de una
unidad de BTS.
Monitoriza el MTSPG y permite reiniciaciones del MTSPG controladas por
software.
El registro de las llamadas procesadas son almacenadas por el MC y
actualizadas en el BSSM cada 30 minutos.
2.1.1.4 Mdulo de Configuracin de Recursos (MCR)
El mdulo configuracin de recursos hace de interfaz entre el MC, MEC, MR y
recibe seales de referencia de temporizacin del MTSPG. Aloja a los MR y
realiza el enrutamiento de banda base, funciones de multiplexacin y
demultiplexacin de paquetes de la red de comunicaciones de estacin base y
distribucin de referencia de temporizacin.
Esencialmente, el MCR realiza el enrutamiento, la adicin y la multiplexacin de
seales entre los MEC y los MR.
Las principales funciones del mdulo de configuracin de recursos son:
Realiza algunas de las funciones de control de los MEC y MR, sincroniza
los otros mdulos y tarjetas de la BTS, y enruta datos (trfico o mensajes),desde el MC a las MEC o mdulos de radio.
Hace la interfaz para conectar los MEC y MR a el MCR para proveer las
siguientes funciones:
MEC suma y des-suma de seales de banda base.
Enrutamiento de seales de banda base transmitidas por los MECshacia los mdulos de radio.
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Enruta datos de los MEC al sector y frecuencia aplicables.
Enrutamiento de seales banda base recibidas desde los MR hacia
un MEC correspondiente.
Enruta datos de frecuencia y sector de los MR al MEC.
2.1.1.5 Mdulos de Radio (MR)
Los mdulos de radio (MR) proporcionan la interfaz RF CDMA a la BTS. La
operacin multifrecuencia se puede realizar con triplexor (1900 MHz) o
combinadores (800 MHz) de mltiples antenas por sector. Esta funcionalidad es
proporcionada por antenas con mltiples frentes o mltiples antenas con un solofrente.
Se requiere un mdulo LNA/duplexor para cada antena. Se pueden soportar tres
portadoras en cada sector en un par de antenas de diversidad (un par de
diversidad por sector es el mnimo de antenas requerido para cualquier sistema
CDMA) en cada sector.
Dentro del receptor y elevador de frecuencia, muchas de las funciones (por
ejemplo, filtrado, canalizacin) se realizan en forma digital. Los datos transmitidos
a travs del enlace entre los MR y MRC comprenden datos de Tx, Rx y
sealizacin de operacin, administracin y mantenimiento.
El microcontrolador y los circuitos de control asociados dentro del MR realizan la
configuracin, monitorizacin de fallas y varias funciones en tiempo real(principalmente el control de potencia del sector de Tx) para los equipos
electrnicos de RF.
Las funcionalidades de los MR son:
Soporte multi-portadora, puede soportar de 1 a 3 portadoras trabajando en
un solo sector.
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Contiene los circuitos de transmisin/recepcin; la tarjeta del
microprocesador para monitoreo y control de los MR; y la fuente de energa
de la operadora.
Amplificador de potencia multi-portadora que contiene los principales
componentes disipadores del calor de los MR. Est compuesto por: mdulo
de entrada de energa multi-portadora, amplificador de potencia multi-
portadora y conjunto convertidor de alta potencia.
Opciones de salidas RF de alta potencia.
Compatibilidad con 1XRTT.
Reduccin de picos de potencia.
Enfriamiento adicional mediante ventiladores de alta velocidad.
El componente duplexor del mdulo proporciona dos funciones:
El duplexor proporciona aislamiento entre las bandas de frecuencia
de transmisin y recepcin, facilitando de este modo el uso de una
antena por derivacin de diversidad por sector.
El duplexor proporciona filtrado de las frecuencias de transmisin y
recepcin, reduciendo de este modo las seales interferentes.
El componente LNA del mdulo proporciona amplificacin de bajo ruido en
el frente del sistema, reduciendo de este modo los efectos generales del
ruido.
La estacin base est diseada para operar en los siguientes rangos:
824 a 849 MHz
869 a 894 MHz
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2.1.2 ANLISIS DE LINK BUDGET PARA UNA BTS
Es el clculo del total de prdidas y ganancias en el enlace de transmisin, para
garantizar la deteccin de la seal en el receptor:
P tr, dBm + G dB L dB P rx, dBm (Ecuacin 1)
Donde:
P tr, dBm: Potencia transmitida en dBm.
G dB: Ganancia de potencia de seal acumulada en dB.L dB : Prdida de potencia de seal acumulada en dB.
P rx, dBm: Potencia de recepcin o sensibilidad del receptor en dBm.
En el clculo del link budget se trabaja con clculos de prdidas y ganancias de
potencias para un sistema particular de una celda, dados sus parmetros. Estos
parmetros incluyen, tecnologa de acceso, frecuencia de operacin, capacidad
de potencia del transmisor involucrado, sensibilidad del receptor, figura de ruidodel receptor, prdidas debido a hardware como cables y duplexor, densidad de
usuarios y modelo de propagacin utilizado.
Como resultado de estos clculos se obtiene las mximas prdidas permisibles de
propagacin (Maximum Allowable Path Loss) para una celda dada. Este clculo
es crtico para determinar el radio de celda, qu finalmente definir el nmero de
celdas requeridas para proporcionar el rea de cobertura en un mercado tpico.Estos clculos se hacen tanto para el enlace reverso como para el enlace hacia
adelante, para poder realizar el balance del enlace en base al rea de cobertura.
2.1.2.1 Componentes del Link Budget
El objetivo del link budget es el determinar las mximas prdidas permisibles de
propagacin (Maximum Allowable Path Loss), como se muestra en la figura.
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Figura 8.- Mximas prdidas permisibles de trayectoria en forward y reverse link
Una vez que este parmetro ha sido calculado, usando el modelo de propagacin;
se puede calcular el mximo radio de la celda.
El reverse link budget es realizado primero para estimar el mximo radio de la
celda factible como una funcin de la potencia mxima del mvil. El forward link
budget verifica la cobertura y determina la potencia de la BTS.
En un ambiente mvil, el reverse link es el enlace el cual determina el rango de
cobertura de la celda debido a la limitada capacidad de potencia que tiene el
mvil.
Dependiendo de la tecnologa, de la velocidad de transmisin de datos y de la
potencia de amplificacin, el forward link determina la potencia de la estacin
base.
L BS Ga BS
L BS Ga BS
FORWARD LINK
REVERSE LINK
Pout BS
Pin BS
Pin MS
Pout MS
Cell radius Km
Path loss dB
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Frmula para determinar las prdidas por trayectoria en el reverse link
MPP rl= Pout MS L BS + Ga BS Pin BS (Ecuacin 2)
Donde:
MPP rl:Mximas prdidas permisibles en el reverse link (50% Ps, sin carga) .
Pout MS:Potencia de salida nominal del MS.
L BS:Prdida por cables y feeder total .
Ga BS:Ganancia de la antena de la BS.
Pin BS:Sensibilidad del receptor de la BS.
Luego se calcula las mximas prdidas permisibles de propagacin isotrpicas
con carga (MPPPI) en donde se deben considerar factores de prdida y ganancia
como: prdidas por cuerpo y de penetracin, margen de desvanecimiento,
margen de interferencia, ganancia de SHO, etc.
Este valor ser el utilizado en la frmula de las prdidas por trayectoria en el
forward link, para determinar la potencia de salida de la estacin base con elobjetivo de que los dos links sean balanceados.
Frmula para determinar las prdidas por trayectoria en el forward link
MPPPI fl = Pout BS LBS+ Ga BS Pin MS (Ecuacin 3)
Donde:
MPPPI fl:Mximas prdidas permisibles de propagacin isotrpicas con carga en
el forward link.
Pout BS:Potencia de salida nominal del BS.
L BS:Prdida por cables y feeder total.
Ga BS:Ganancia de la antena de la BS.
Pin MS:Sensibilidad del receptor del MS.
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2.1.2.1.1 Factores Generales que intervienen en el Link Budget
Especificaciones Estndar
Mxima potencia de transmisin del mvil.
Velocidad de transmisin de datos.
Especificaciones de la Red
Topografa.
Densidad de edificaciones.
Altura de la antena en la estacin base.
Margen de seguridad del enlace.
Especificaciones de la Tecnologa
Nivel de seal mnimo aceptable (S/N sensibilidad del receptor, Ec/No
canal piloto, Eb/No canal de trfico)
Ganancia de Soft Hand-Off
Especificaciones del Fabricante
Figura de ruido
Ganancia de la antena
Mxima potencia de salida de la estacin base.
Muchos parmetros como niveles de potencia de transmisin, velocidad de datos,
el medioambiente, tecnologa escogida y equipos utilizados (fabricante),
intervienen en el clculo del link budget.
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2.1.2.2 Reverse link budget
El reverse link budget define los canales entre la estacin mvil (MS) en
direccin al receptor de la BTS.
El resultado del reverse link budget son las mximas prdidas permisibles de
propagacin (Maximum Allowable Path Loss), que definen la cobertura de una
celda CDMA. Los factores ms importantes que intervienen en el reverse link
budget son:
Eb/Nt requerimiento de la estacin base.
Prdidas de cuerpo (Loss Body).
Prdidas de penetracin (Building Penetration Loss).
Factor de carga (Loading Factor)
Potencia de transmisin del terminal, ganancia de la antena y sensibilidad.
2.1.2.2.1 En enlace reverso el requerimiento de Eb/Nt
En el enlace reverso, Eb/Nt es la relacin de la energa de bit de canales de
trfico sobre la densidad espectral de potencia de ruido, esta depende de las
condiciones en el canal, el nmero de usuarios y los mltiples paths que se
pueden combinar en la estacin base. Para sistemas mviles, una aceptable
calidad en la voz puede ser alcanzada con un valor de Eb/Nt de 4 a 6dB.
Nota: Eb/Nt incluye tanto diversidad como ganancia de codificacin.
2.1.2.2.2 Parmetros del medioambiente
Prdidas de cuerpo (Loss Body).- Estas prdidas se deben al hecho de tener la
unidad mvil cerca del cuerpo humano, causando obstruccin y absorcin de la
seal. Generalmente este valor de prdida es de 3 dB. Esta prdida se considera
0 cuando se trata de usuarios inalmbricos fijos.
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Prdidas de penetracin (Building Penetration Loss).- Estas prdidas se
deben al tipo de estructura, este valor vara con la frecuencia:
Si son edificios: tipo y estructura; nmero, tipo y tamao de las ventanas; y
ubicacin del terminal en el edificio.
Automviles
Vegetacin
Los siguientes valores pueden ser utilizados con motivos de clculo:
10 dB para reas de cobertura urbana y densamente urbana.
5 a 8 dB para reas de cobertura suburbana y rural.
Para reas de cobertura amplias como carreteras la prdida por
penetracin es 0 dB.
Este valor de prdidas de penetracin puede tener un gran impacto tanto en el
link budget como en el dimensionamiento de la capacidad de potencia del
sistema.
Por estudios y experimentos realizados se obtuvo que las prdidas en un sistema
mvil debidas a la estructura de un automvil son de 5 dB.
2.1.2.2.3 Factor de carga y carga por celda (Margen de Interferencia)
Se debe al registro de otros usuarios que interfieren en el uplink. Es ladegradacin en el reverse link budget causado por carga de trfico (tambin
conocido como margen de interferencia). La frmula para su clculo es basada en
la comparacin de la carga de la celda (nmero actual de usuarios por sector)
con la capacidad total del sistema (mximo nmero de usuarios por sector) a
travs de la relacin:
Margen de Interferencia = 10 log {1 / (1- FC) } + MFC (Ecuacin 4)
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Donde:
MFC = Margen de fluctuacin de carga (generalmente 0.5 dB).
FC = Factor de carga.
FC = (Nmero actual de usuarios por sector / mximo nmero de usuarios por
sector).
Esto se da asumiendo, que todas las transmisiones son recibidas por la estacin
base al mismo nivel de potencia, debido a un control de potencia fijo en el enlace
reverso.
En la ecuacin anterior, se considera la interferencia intracelular (usuarios de la
misma celda) y la interferencia intercelular (usuarios de celdas vecinas).
Entonces, si el factor de carga es del 50% representa una prdida de 3 dB, si es
el 60 % representa una prdida de 4 dB, etc. Como se muestra en la figura 9:
Figura 9.- Impacto del factor de carga en la cobertura CDMA
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Para valores altos (por ejemplo 75 %), bloqueos en el reverse link pueden
ocurrir. En ese caso, la cobertura de la celda disminuye debiendo comprarse
capacidad extra. Entonces aumentar el factor de carga significa una disminucin
en el rea de cobertura.
Este factor no puede usarse exclusivamente para determinar la capacidad del
sistema, generalmente, la capacidad esta limitada en el enlace hacia delante.
Se recomienda que en el enlace reverso el factor de carga sea del 50 %.
2.1.2.2.4 Parmetros de la estacin mvil (MS)
Potencia de transmisin de la estacin mvil (MS Transmit Power).- Depende
de la clase de potencia de la unidad (I, II, III). Para motivos de clculo del enlace
se propone un valor de EIRP de:
0.2 W = 23 dBm (clase III)
Ganancia de la antena.- La antena de transmisin del terminal es
omnidireccional con una ganancia de 0 dBd. En algunas aplicaciones especficas,
el proveedor de servicios puede proporcionar algunas unidades, con antenas
omnidireccionales o antenas directivas. En la tabla 1 se muestra el valor mximo
de ganancia de la antena considerando la prdida debida a cables.
Ubicacin de la antena.- Generalmente, puede conectarse directamente a laantena (antena interior) o a una antena remota a travs de un cable (antena
externa). Para una configuracin con antena remota, la antena puede ponerse
fuera del edificio y sobre estructuras del local. Si la antena es instalada
externamente, entonces la prdida de penetracin por construcciones se elimina.
El efecto de esta ubicacin de la antena en el link budget se puede analizar en la
siguiente tabla.
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Tabla 1.- Mxima ganancia de la antena de un terminal de 800MHz
La ubicacin de la antena tiene gran importancia en el clculo del link budget y
la capacidad. Si la antena es instalada internamente se puede obtener una seal
lo suficientemente fuerte(por ejemplo al lado de las ventanas), entonces se puede
lograr una reduccin en el factor de prdidas de penetracin.
2.1.2.2.5 Banda de frecuencia
El desempeo de la BTS vara, dependiendo de la frecuencia de funcionamiento.
La diferencia principal es la figura de ruido de la BTS, que influencia en el reverse
link budget, y los amplificadores de potencia que no influencian en el reverse link
budget.
La frecuencia de funcionamiento tambin determina el modelo de prediccin de
RF a ser utilizado para determinar los radios celulares (HATA - COST modelo
para 800 MHz).
En la figura 10 se muestra como est divido el espectro de los 800 MHz:
Figura 10.-Uso del espectro celular de 800MHZ
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La siguiente tabla es un ejemplo de la asignacin de canales CDMA, en orden
cronolgico, que permite el empaquetado mximo de canales CDMA.
Orden Lado A Lado B
1 283 386
2 242 427
3 201 468
4 160 509
5 119 550
6 78 591
7 37 632
8 1019 779
9 691 738
Tabla 2.- Asignacin de canales CDMA
Para el presente proyecto se usar la banda celular B-B
2.1.2.2.6 Conjunto de velocidades de datos
El conjunto de velocidades de datos vara, dependiendo del tipo de VOCODER,
es decir velocidades de 9.6 kbps para VOCODER de 8 kbps y velocidades de
14.4 kbps para VOCODER de 13 kbps.
2.1.2.2.7 Figura de ruido del receptor de la estacin base
La figura de ruido es la medida del ruido agregado por una red (o estacin base) a
la seal RF que atraviesa por ella. Es definida en trminos de la relacin seal a
ruido en los puertos de entrada y salida de la red. Est definida como:
10log [(SNR)in / (SNR)out] (dB)
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La figura de ruido de una BTS referida a los puertos de entrada del transceiver
(Radio Frequency Front End RFFE), dependen de la frecuencia de operacin del
equipo.
El valor tpico para 800 Mhz es de 4 dB.
2.1.2.2.8 Margen de confiabilidad
Tasa de error de trama (FER).- Generalmente se asume un valor de FER del
2%. Si el cliente especifica un valor diferente, entonces el impacto en el link
budget y las capacidades en el enlace hacia delante y en el enlace reversodeben considerarse.
Desviacin estndar compuesta.- Se asume un desvanecimiento lento (por
sombra) que tiene la distribucin log normal con la desviacin estndar o. Una
seal de RF experimentar una prdida al entrar en una construccin. Esta
prdida tiene una distribucin log-normal con la desviacin estndar p(significaque es la prdida de penetracin). Las reflexiones en el interior de la construccin
causan desvanecimientos que tienen una distribucin log-normal con la
desviacin estndar i. Las medidas dentro de las construcciones (con el
transmisor tambin dentro de la construccin) muestran que ise encuentra en el
rango de 3 a 8 dB. El desvanecimiento es un resultado de la propagacin en el
exterior, la penetracin y la propagacin en el interior. Por ser las distribuciones
del tipo log-normal, son estadsticamente independientes. Como resultado deldesvanecimiento en el exterior, penetracin y desvanecimiento en el interior, la
desviacin estndar compuesta (eficaz) es:
ssh= sqrt (2
o+ 2
p+ 2
i) (Ecuacin 5)
sshes slo una funcin del rea de cobertura (terreno y obstruccin por cuerpo)
y no depende de la velocidad del mvil. Para instalaciones externas del terminal,
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la desviacin estndar compuesta puede ser menor a 8 dB (4 - 10 dB es el rango
aceptado por la industria para la desviacin estndar con desvanecimiento en el
exterior) si se usan antenas directivas y existe lnea de vista. Si el terminal es
instalado cerca de una ventana, entonces la desviacin estndar con
desvanecimiento en el interior, es menor que si el terminal estuviera localizado en
lo ms profundo de la construccin.
La tabla siguiente muestra un resumen de las desviaciones estndar por sombra
para varios escenarios.
Tabla 3.- Desviacin estndar para sistemas inalmbricos mviles y fijos.
Para explicar la variacin de la potencia transmitida otra desviacin estndar debe
ser incluida en el clculo del margen de desvanecimiento. Este margen se
requiere cerca del borde de la celda, cuando los terminales alcanzan su mximo
nivel de potencia de transmisin (23 dBm), y se exige aumentar su potencia de
transmisin.
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Basado en los resultados de la simulacin, la variacin de la potencia transmitida
tiene una desviacin estndar de r= 4 dB. Este valor es menor para los sistemas
inalmbricos mviles que para sistemas inalmbricos fijos porque el
desvanecimiento es ms rpido, y la potencia de transmisin no rastrea una
variacin grande de desvanecimiento. Esto tambin explica por qu el requisito de
Eb/Nt para usuarios inalmbricos mviles es mayor que para usuarios
inalmbricos fijos. Para usuarios inalmbricos mviles r se encuentran en el
rango de 1 a 2 dB.
Entonces la desviacin estndar compuesta es la raz cuadrada de la suma de
los cuadrados de la desviacin estndar y la desviacin por potencia detransmisin, es decir:
comp= sqrt ( 2
sh+ 2r) = sqrt (
2o+
2p+
2i+
2r) (Ecuacin 6)
Calidad de servicio (QoS) en el borde de la celda.- La calidad de servicio (QoS)
de un sistema celular es la probabilidad que el nivel de potencia de seal recibidoinstantneo es mayor que un umbral (Pth). Alternativamente, si una medida est
repetida encima de 100 veces, slo un porcentaje en promedio se encontrar en
el criterio del diseo (es decir, el nivel de seal recibido es mayor que Pth). Este
porcentaje es conocido como el rea de confiabilidad. El terreno y hombre pueden
obstruir al transmisor y causar una medida local de potencia de seal fluctuante.
Esta fluctuacin es caracterizada por una distribucin log-normal con una media
de (dBm) y una desviacin estndar de (dB), entonces:
QoS = Q [ ( Pth- ) / comp] (Ecuacin 7)
Donde:
QoS = Q [ ( FM ) / comp] (Ecuacin 8)
FM= Margen de Desvanecimiento
El valor usado en el link budget es el de QoS (confiabilidad) en el borde de la
celda. Este puede representarse en el rea de confiabilidad por la desviacin
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estndary el exponente de propagacin . Estos parmetros tienen un impacto
grande en el link budget y tienen que ser seleccionados cuidadosamente. La
figura 11 muestra la relacin entre el margen de desvanecimiento y la
confiabilidad del borde de celda para varios valores de desviacin estndar.
Figura 11.- Margen de desvanecimiento vs confiabilidad en el borde de celdapara valores de desviacin estndar () de 6, 8,10 y 12 dB.
El QoS tpico para sistemas mviles es de 75% en el borde de la celda
(equivalente aproximadamente al 90% del rea).
Confiabilidad en el borde versus confiabilidad en el rea.- La probabilidad que
la seal recibida en el borde de la celda sea mayor que su valor de potenciamedio, es la confiabilidad en el borde. La confiabilidad en el rea es el porcentaje
de situaciones dentro del radio celular (R) en el que el nivel de seal recibido
excede un cierto valor de umbral. Este umbral es normalmente el promedio de la
seal de potencia. Se puede utilizar como criterio alternativo a la confiabilidad en
el borde de celda. El resultado se muestra en la figura 12 que se encuentra
parametrizada por comp / . Dnde es la desviacin estndar compuesta y
es el exponente de propagacin.
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= (44.9-6.55*log10 hb) / 10 (Ecuacin 9)
Dnde:
hb = es la altura de la antena en la estacin base en metros.
Nota 1: R no afecta el resultado.
Figura 12.- Confiabilidad en el borde de celda versus confiabilidad en el rea
Nota: por motivos de clculo se puede asumir un valor del 90% de confiabilidaden el borde de celda
2.1.2.2.9 Parmetros de la estacin base
Prdidas por cable.- La prdida por cable depende de la longitud, tamao y tipo
del cable entre el puerto de la antena y el puerto del equipo RF. La prdida por
cable tambin depende de la frecuencia de funcionamiento.
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Para calcular las prdidas por cable dado la altura de la antena, distancia del
cable y caractersticas tcnicas de los jumpers, se utiliza la siguiente frmula:
La prdida por cable (dB) = la atenuacin del cable (dB/m) * la longitud del cable
(mtrs) + la atenuacin del jumper (dB/m) * la longitud del jumper (mtrs) + la
prdida de la insercin por el par del conectores * el nmero de par de
conectores + prdida por proteccin
Antena de la estacin base.- La seleccin de la antena depende de los tipos de
coberturas (en construcciones, vehculos o en la calle). Para reas limitadas por
interferencia una antena que tiene un estrecho lbulo de radiacin (en el orden de65 grados en el plano horizontal) es a menudo el deseado. Para reas limitadas
por cobertura una antena que tiene un ancho lbulo de radiacin (en el orden de
90 grados en el plano horizontal) es recomendado. Un down tilt
elctrico/mecnico es requerido generalmente cuando se tiene un estrecho lbulo
de radiacin. Esto ayuda a controlar las coberturas RF.
La clasificacin de un rea limitada por interferencia o cobertura, es basada en elpiloto y mtricas de prdida de trayectoria. Predecir cual rea es limitada por
interferencia o limitada por cobertura antes de que el diseo real sea conocido
puede ser difcil. Se asume que los sitios densamente urbanos y urbanos estn
limitados por interferencias mientras que los sitios rurales y carreteras estn
limitados por cobertura. Clasificar los sitios suburbanos es ms difcil. Si el rea
suburbana es muy poblada, entonces el sitio debe ser clasificado como una rea
limitada por interferencia y una antena que tiene un estrecho lbulo de radiacines recomendado. En el presente proyecto, se asume que los sitios suburbanos
est
