Planificación De Una Red LTE

Resumen.

El mundo móvil, al igual que otros sistemas de telecomunicaciones, sigue patrones bien claros, que implican que la transmisión y el almacenamiento de los datos aumentan exponencialmente, en este contexto, y siguiendo la Ley de Moore, el siguiente paso en la evolución hacia las Redes de Cuarta Generación o 4G se conoce como LTE, y corresponde a las siglas del proyecto UTRA & UTRAN Long Term Evolution, promovido por el 3rd Generation Partner Ship Project (3GPP), destinados a distribuir contenidos multimedia en plataformas inalámbricas. En el presente trabajo se presenta una descripción de la estructura LTE, además de las características específicas de esta tecnología, como son los detalles de su dimensionamiento y la calidad de servicio (QoS: Quality of Service) en sus redes.

1.Marco Teórico.

1.1.3GPP Long Term Evolution (LTE)

La Third Generation Partnership Project (3GPP), es el foro donde WCDMA y sus evoluciones, HSPA (acceso por paquetes de alta velocidad) y LTE (Long Tern Evolution) se han especificado. Los organismos de normalización ETSI, ARIB, TTC, TTA, CCSA, y ATIS son los socios de la organización 3GPP.

WCDMA

Un radio móvil celular se caracteriza por ofrecer servicios de telefonía móvil con alta cobertura geográfica. La introducción de WCDMA en Europa, conocida como UMTS, fue un movimiento de las comunicaciones móviles de voz hacia aplicaciones móviles multimedia. La primera versión de WCDMA es la Release 99 (R99), que opera en las bandas de frecuencia portadora 3G, en torno a 2 Ghz usando canales con ancho de banda de 5MHz. Velocidades teóricas de 2 Mbit/s son posibles con R99, mientras que en la práctica 384 kbit/s han sido implementadas.

HSPA

La demanda creciente de mayores velocidades de datos dio lugar a la evolución de WCDMA en Higth Speed Downlink Packet Access (HSDPA) y Higth Speed Uplink Packet Access (HSUPA). Ambas se basan en R99 WCDMA de una sola portadora.

Aumentan la velocidad de datos hasta 14,4 Mbit/s con HSDPA (Release 5, R5) y 5,7 Mbit/s con HSUPA (Release 6, R6), respectivamente. Estas mejoras se obtienen mediante la introducción de canales dependientes de la programación y ARQ híbrido (HARQ), junto con la combinación de asignación del código múltiple. El enlace descendente, además, se apoya a la codificación y modulación adaptativa.

LTE

3GPP LTE es también conocida como evolución del acceso universal radio terrestre (E-UTRA) o Super 3G (S3G) y se introduce por el 3GPP Release 8 (R8). Las especificaciones definen una nueva interfaz física de aire a fin de aumentar aún más la velocidad de transmisión en comparación con sus predecesores (HSPA, WCDMA). La diferencia clave en comparación con WCDMA y HSPA es la inclusión de OFDMA en el downlink y SC-FDMA en el uplink.

1.2.Objetivos Técnicos de LTE.

Throughput pico por usuario (para un canal de 20 MHz)

100 Mbps en el Downlink

50 Mbps en el Uplink

Ancho de banda flexible: desde 1.4 a 20 MHz, aproximadamente, en diversas bandas

Uso óptimo de la potencia en el móvil

Movilidad

Optimizado para velocidades entre 0 y 15 Kph

Alto desempeño entre 15 y 120 Kph

Soporta hasta 350 Kph, e incluso hasta 500 Kph

Duplexing: FDD y TDD.

Latencia

<5ms en el plano del usuario con la red descargada

1.3.Arquitectura LTE.

LTE incluye la evolución de:

El acceso a la radio a través de la E-UTRAN.

Los aspectos de “no-radio” bajo el término de Sistema de Evolución en la Arquitectura. (SAE)

El sistema compuesto por LTE y SAE es llamado Sistema Evolucionado de Paquetes (EPS)

En un alto nivel, la red está compuesta por:

Core Network (CN), llamado núcleo evolucionado de paquetes (EPC) en SAE.

Red de acceso (E-UTRAN)

Bearer es un flujo de paquetes IP con una calidad de servicio definida, entre el gateway y la terminal de usuario (UE).

CN es responsable del control global de la UE y el establecimiento de las bearers.

Los principales nodos lógicos en EPC son:

Gateway PDN. (P-GW).

Gateway de servicio. (S-GW).

Entidad de Gestión de Movilidad (MME).

EPC también incluye otros nodos y funciones, como:

Inicio del servicio de abonados.

Política de control y reglas de función de carga (PCRF).

EPS sólo proporciona una ruta de portador de una cierta calidad de servicio, el control de aplicaciones multimedia es proporcionada por el Subsistema Multimedia IP (IMS), que es considerado fuera del EPS.

E-UTRAN contiene exclusivamente estaciones base evolucionadas, llamadas eNodeB o eNB.

1.4.LTE/SAE System Architecture Evolution.

Junto con 3G LTE también hay una evolución de la red principal. Conocido como SAE - Evolución de la Arquitectura del Sistema. Esta nueva arquitectura ha sido desarrollada para proporcionar un nivel considerablemente más elevado de rendimiento que está en consonancia con los requisitos de LTE.

Como resultado, se prevé que los operadores iniciarán la introducción de hardware que se ajuste al nuevo sistema de normas de Evolución de la Arquitectura a fin de que los niveles de datos previstos puedan ser manejados cuando se introduzca 3G LTE.

El nuevo SAE también se ha desarrollado de manera que es totalmente compatible con LTE- Advance, la nueva tecnología 4G. Por lo tanto, cuando se introduce LTE-Advance, la red será capaz de manejar los aumentos de más datos, con pocos cambios.

1.4.1.Razones de la Nueva Arquitectura SAE (System Architecture Evolution).

El SAE ofrece muchas ventajas sobre las topologías anteriores y sistemas utilizados para redes de base celular. Como resultado, se prevé que será aprobado por amplia variedad de operadores celulares. Sus ventajas clave son:

Mejora de la capacidad de datos: Con datos de 3G que ofrecen tasas de descarga de LTE de 100 Mbps, y el enfoque del uso del sistema de banda ancha móvil, será necesario que la red sea capaz de manejar niveles mucho mayores de datos. Para lograr esto, es necesario adoptar una arquitectura de sistema que se presta a los niveles de transferencia de datos.

Toda la arquitectura IP: Cuando 3G fue desarrollado por primera vez, la voz todavía era llevada como la conmutación de circuitos de datos. Desde entonces, ha habido un movimiento incesante de datos IP. En consecuencia, el nuevo SAE, ha adoptado una configuración

...