Evaluacin del impacto de la disposicin de femtoceldas en entornos urbanos, para efectos de cobertura y balanceo en una red LTE.

Presentado por:

Jessica Marcela Linares Sanchez

UNIVERSIDAD MANUELA BELTRN FACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA ELECTRONICA BOGOTA

2014

Evaluacin del impacto de la disposicin de femtoceldas en entornos urbanos, para efectos de cobertura y balanceo en una red LTE.

Presentado por:

Jessica Marcela Linares Sanchez

Dirigido a: Juan Camilo Chaparro Marroquin

UNIVERSIDAD MANUELA BELTRN FACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA ELECTRONICA BOGOTA

2014

EVALUACIN DEL IMPACTO DE LA DISPOSICIN DE FEMTOCELDAS EN ENTORNOS URBANOS, PARA EFECTOS DE

COBERTURA Y BALANCEO EN UNA RED LTE

Justificacin

En la actualidad los sistemas de comunicaciones se constituyen de grandes estaciones que se dedican a ofrecer servicios de voz y datos en determinadas zonas, ya sea en entornos urbanos o rurales. Desde los inicios de la telefona celular, el diseo de sitios de macro celdas se basaba en el nmero de celdas la frecuencia de red uso y el rango de cobertura era de 5 a 10 km o ms. En los aos 90 se implemento el uso de micro celdas, esos sitios de acceso con cobertura de menos de 1 km inclua una estacin de base y repetidoras externas usadas para agregar coberturas en sitios dbiles. Debido a la llegada de nuevas tecnologas es indispensable del mismo modo reestructurar dichos sistemas para un mejor aprovechamiento, en el presente trabajo se pretende determinar como por medio de la utilizacin de femtoceldas, que no son ms que una pequea estacin de baja potencia, que mediante una conexin de banda ancha ofrece cobertura sustituyendo a la ofrecida por el operador desde sus antenas o estaciones, en la actualidad diseadas para hogares y negocios. Se puede lograr una ptima cobertura mediante el balanceo de cargas, en este caso se benefician tanto los usuarios como los operadores que prestan servicios de voz y datos.

Objetivo General

Investigar, analizar, conocer, determinar y simular el impacto en la disposicin de femtoceldas en entornos urbanos para efectos de cobertura y balanceo en una red LTE.

Objetivos Especficos

Investigar cobertura y funcionamiento de una femtocelda en una red LTE en entornos urbanos.

Analizar el efecto de cobertura y balanceo de una red LTE segn la disposicin de femtoceldas.

Conocer el comportamiento de las femtoceldas en una red LTE

Determinar cuanta carga se libera sobre un BS con la implementacin de femtoceldas.

Reconocer los factores de interferencia y mecanismos de deteccin en una red LTE.

Simular el balanceo de carga mediante femtoceldas utilizando software NS3.

Marco terico

El estndar en telecomunicaciones es 3GPP Long Term Evolution conocido como LTE, est basado en las tecnologas de red mviles anteriores (GSM/EDGE y UMTS/HSPA) Presenta las siguientes caractersticas fundamentales:

Alta velocidad de transmisin con picos desde hasta 300 Mb/s de bajada 76 Mb/s de subida.

Red basada completamente en IP, por lo que las llamadas viajaran tambin como paquetes de datos en lugar de la comunicacin bajo circuitos existentes en GSM y UMTS.

Arquitectura de red ms sencilla.

Soporte de diversos tamaos de celda, siendo especialmente interesante el uso de femtoceldas (10 metros de radio) conjuntamente con macro celdas de hasta 100 km de radio en campo abierto.

Soporte mejorado para terminales que se desplazan a gran velocidad e incluso aviones (velocidad mxima entre 350 km/h y 500 km/h)

ARQUITECTURA DE LA RED

A partir del estndar GSM, se conforma se la siguiente manera:

Estacion base (Base Station, Bs o Bts): Cada una de las estaciones que constituyen la red. Est constituida por los equipos necesarios para dar servicio a los usuarios de una celda, su alcance vara dependiendo su ubicacin, en entornos urbanos cientos de metros y en campo abierto aproximadamente 30 km.

Controlador de estacin base (Base Station Controller,BSC): Se encarga del control de varias BS, principalmente en la asignacin de sus frecuencias, controla parmetros de emisin, potencia radiada en otras, tambin interviene en el proceso conocido como handover que es el movimiento del usuario de una celda a otra; adicionalmente permite asignar llamadas a la BS.

Central de conmutacin mvil (Mobile Switching Center, MSC): Se encarga del establecimiento, mantenimiento y finalizacin de la comunicacin entre los usuarios de la red.

Registro de ubicacin base (Home Location Register, HLR ): Es un registro de informacin acerca de los servicios contratados por el usuario y su ubicacin actual, es decir la celda en donde se encuentra, de esta menra cuando se recibe una llamada el MSC puede transferirla a la BSC adecuada.

Registro de ubicacin de visitante (Visitor Location Register, VLR): Es un registro simular al HLR, esta permite que un usuario al registrarse en el VLR este lo conecte a la HLR correspondiente, un ejemplo claro de este es el roaming que permite que los usuarios de un pas extranjero utilicen la red de un operador local.

Ahora bien las femtoceldas son puntos de acceso inalmbrico que conectan dispositivos mviles a un servicio 3G regularmente, cubren un rango corto y mejoran la capacidad del sistema celular pues incrementa el rendimiento debido a que maneja rangos ms cortos. Lo mas importante de estas es el tamao, ya que aumenta la posibilidad de la reutilizacin espacial, mltiples transmisiones de femtoceldas se pueden realizar dentro del mismo canal en una clula macro. El propsito principal de las femtoceldas es mejorar la cobertura. Una base de femtoceldas tiene bajo consumo de energa; existen dos estrategias de acceso a las femtoceldas unas de acceso abierto y otras estrategias de acceso cerrado, las de acceso abierto ayudan a mejorar el rendimiento de todo el sistema de la femtocelda cosa que no sucede con las de acceso cerrado. El rendimiento de acceso abierto para los usuarios puede ser degradado debido a que comparten su BS con otros usuarios de las macroceldas, para mitigar este fenmeno se cre algo llamado el balanceo o equilibrio de cargas que consiste principalmente en maximizar el rendimiento promedio de los usuarios de macroceldas garantizando al mismo tiempo un cierto grado de beneficios a los propietarios de las femtoceldas, el equilibrio de carga mejora notablemente el rendimiento de todo el sistema.

Bibliografa:

GARCIA RODRIGO, Javier. Instalaciones de radiocomunicaciones. Madrid Espaa: Paraninfo, 2012. 34p 36 p Load balancing with transmission power control in femtocell networks. {En lnea}. {20 de Marzo de 2014} disponible en: (http://ieeexplore.ieee.org)

Load balancing in open access femtocell based two-tier cellular networks. {En

lnea}. {20 de Marzo de 2014} disponible en: (http://ieeexplore.ieee.org).