Post on 24-Dec-2021
i
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica.
TRABAJO DE DIPLOMA
Estudio del Uso de Redes Heterogéneas para
expandir la cobertura y capacidad de las redes
móviles.
Autor: Yadier Olivera Alonso.
E-mail: yolivera@uclv.cu
Tutor: Msc. Frank Zurbano Quintana.
E-mail: frank.zurbano@cubacel.cu
Santa Clara
2016
"Año 58 de la Revolución"
ii
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica
TRABAJO DE DIPLOMA
Estudio del uso de Redes Heterogéneas para
expandir la cobertura y capacidad de las redes
móviles.
Autor: Yadier Olivera Alonso
E-mail: yolivera@uclv.cu
Tutor: Msc. Frank Zurbano Quintana.
Asistente Adjunto del Dpto. de Telecomunicaciones y Electrónica de la UCLV e Instructor
Adjunto del Centro Nacional de Capacitación de ETECSA. Especialista de la filial de
Servicios Móviles de ETECSA, Gerencia Villa Clara.
E-mail: frank.zurbano@cubacel.cu
Consultante: Msc. Irina Siles Siles
Santa Clara
2016
"Año 58 de la Revolución"
iii
Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta
Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en
Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para
los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser
presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.
Firma del Autor
Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la
dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta
envergadura referido a la temática señalada.
Firma del Autor Firma del Jefe de Departamento
donde se defiende el trabajo
Firma del Responsable de
Información Científico-Técnica
iv
PENSAMIENTO
“No caminéis con la cabeza baja; es necesario levantar los ojos
para ver el camino”.
Lamennais
v
DEDICATORIA
A mis padres y a mi hermana por su amor incondicional y entrega total, por
ser ellos mi razón de ser y el motivo de toda mi superación.
A mis compañeros de aula
A mis amigos
A todos los que en todo momento me han dado el aliento para llegar hasta el
final.
vi
AGRADECIMIENTOS
A toda mi familia
A todos mis profesores que han incidido directamente en mi formación
profesional.
A mi tutor Frank Zurbano que me ha apoyado incondicionalmente durante el
proceso de la tesis, con consejos oportunos en cada momento.
A Brayli por toda su ayuda directa e indirecta en la realización de la tesis.
A la profesora Irina por haberme dedicado su tiempo y esfuerzo en la
revisión de la tesis.
A Ramoncito por haberme ayudado en el momento clave de la realización de
la tesis.
A mis compañeros de aula por haber sido siempre apoyo cunado fue
necesario. Por todo los momentos buenos y malos que compartimos.
A todo el que una forma u otra han contribuido a hacer más transitable el
camino hasta aquí.
vii
TAREA TÉCNICA
1. Revisión y clasificación de la bibliografía sobre temas relacionados con la Redes
Heterogéneas para expandir la cobertura y capacidad de las redes móviles.
2. Estructuración de un documento de estudio que facilite la comprensión y búsqueda
de información sobre el uso de las Redes Heterogéneas para expandir la cobertura y
capacidad de las redes móviles.
3. Valoración de tecnologías avanzadas, dirigidos a potenciar el uso de redes
heterogéneas para incrementar la cobertura y capacidad de las redes móviles.
4. Análisis de las posibles estrategias y soluciones a seguir para el despliegue de las
redes heterogéneas.
5. Confección del informe final.
Firma del Autor Firma del Tutor
viii
RESUMEN
Con el fin de dar solución a la alta demanda de tráfico de datos móviles generada y brindar
cobertura en interiores de hospitales y hoteles donde hoy es pobre y alta la densidad de
abonados, se pretende la migración de los sistemas móviles hacia tecnologías avanzadas
como las Redes Heterogéneas. Siendo esta, además la vía para poder ofertar servicios de
gran consumo de ancho de banda y de alta calidad. El presente proyecto propone la
confección de un documento de estudio altamente confiable y actualizado que respalde la
capacitación de nuestros ingenieros y estudiantes para una futura operación con la
tecnología de Redes Heterogéneas. Un aspecto importante a valorar es la expansión en la
cobertura y capacidad de las redes móviles mediante el uso de redes heterogéneas. Para ello
es clave destacar el papel de las pequeñas celdas en tal heterogeneidad, valorar el uso de
tecnologías de acceso por radio altamente eficiente para estas redes como lo son LTE y
LTE-A y hacer un análisis de las soluciones y estrategias que se pueden llevar a cabo para
optimizar, simplificar y expandir la cobertura y capacidad de las redes móviles. Uno de los
principales resultados obtenidos es que este documento marca el punto de partida para el
despliegue de la tecnología. Finalmente, se logra la integración de los principales aspectos
añadiendo los pasos a seguir para facilitar la comprensión y búsqueda de información.
ix
TABLA DE CONTENIDOS
PENSAMIENTO ................................................................................................................... iv
DEDICATORIA ..................................................................................................................... v
AGRADECIMIENTOS ......................................................................................................... vi
TAREA TÉCNICA .............................................................................................................. vii
RESUMEN ......................................................................................................................... viii
TABLA DE CONTENIDOS ................................................................................................. ix
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 11
Organización del informe ................................................................................................. 15
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES
HETEROGÉNEAS. .............................................................................................................. 16
1.1 Definición de Red Celular. .................................................................................... 16
1.2 Desafíos de los servicios móviles .......................................................................... 18
1.3 Redes Heterogéneas Móviles. ................................................................................ 19
1.3.1 Características de las redes Heterogéneas. ..................................................... 20
1.3.2 Definición de pequeñas celdas. ....................................................................... 24
1.3.3 Arquitectura de red de pequeñas celdas. ......................................................... 27
1.3.4 Coexistencia de estaciones macro y nodos de baja potencia. ......................... 28
1.3.5 Escenarios de despliegue de pequeñas celas. .................................................. 29
1.4 Conclusiones del capítulo. ..................................................................................... 31
CAPÍTULO 2. TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. .......... 32
2.1 Diferencias entre UMTS y LTE. ............................................................................ 32
2.2 Generalidades y características de los Sistemas LTE y LTE-Avanzado. .............. 34
2.2.1 LTE ................................................................................................................. 34
x
2.2.2 Tipos de modulación usadas en LTE/LTE-A ............................................... 35
2.2.3 LTE-Avanzado ................................................................................................ 36
2.3 Arquitectura de los sistemas LTE y LTE-A. .......................................................... 42
2.4 Conclusiones del capítulo ...................................................................................... 46
CAPÍTULO 3. ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA
EL DESPLIEGUE DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. .................................................. 47
3.1 Desafíos en el backhaul para HetNets .................................................................... 47
3.1.1 Implementacion de soluciones cableadas para backhaul en HetNets. ............ 49
3.1.1.1 Conectividad por cobre ......................................................................................... 50
3.1.1.2 Conectividad por fibra ........................................................................................... 50
3.1.2 Implementacion de soluciónes inalambrica para backhaul en HetNets. ......... 51
3.2 Desafíos en la Coordinación para HetNets. ............................................................ 55
3.3 Estrategias que se han de trazar para lograr el despliegue de HetNets para expandir
la cobertura y la capacidad de las redes móviles. ............................................................. 56
3.3.1 Casos de uso para el despliegue de C-RAN. .................................................. 58
3.3.2 Virtualización .................................................................................................. 61
3.4 Conclusiones del capítulo. ..................................................................................... 64
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................... 65
Conclusiones ..................................................................................................................... 65
Recomendaciones ............................................................................................................. 66
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 67
GLOSARIO DE TÉRMINOS .............................................................................................. 70
ANEXOS .............................................................................................................................. 73
Anexo I Arquitectura de la red móvil ........................................................................... 73
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 11
INTRODUCCIÓN
En la actualidad el número de conexiones inalámbricas ya supera a la población mundial y
por eso se depende más que nunca de los cada vez más inteligentes y diversos dispositivos
inalámbricos (teléfonos inteligentes, tabletas, computadoras portátiles) como parte de la
vida diaria. Estos juegan un rol protagónico no solo como un medio para la comunicación,
sino también brinda diversas formas de entretenimiento en línea. Constituyen una
plataforma fiable y fácil para realizar compras o transacciones bancarias y es actualmente
uno de los medios informativos y educativos más importantes. Por ello, los usuarios
esperan que el servicio que reciban en sus dispositivos sea robusto y de alta calidad, sin
importar en que momento y en qué lugar se haga uso de los servicios móviles.
Tradicionalmente, el despliegue de la red celular ha sido diseñado principalmente para
brindar cobertura exterior y a su vez servicios de voz. En los últimos 10 años ha habido un
crecimiento del tráfico de datos móviles de manera exponencial, muy por encima de un
constante crecimiento del tráfico de voz, debido a la extendida adopción de dispositivos
móviles inteligentes y la explosiva expansión del ancho de banda. Esto ha permitido
grandes revoluciones en la tecnología de múltiple acceso, así como un aumento en la
densidad celular y la reutilización del espectro.(Hu & Qian, 2014)
Varios estudios de mercado coinciden en la rápida proliferación de datos de banda ancha
móvil. Según(Cisco, 2016), el tráfico mundial de datos móviles se incrementará cerca de 8
veces en el período 2015-2020. Por otra parte (ERICSSON, 2015) predice un crecimiento
del tráfico móvil de 7 veces del 2014 al 2020.
Debido a esta creciente demanda de datos móviles se puede decir que ha ocurrido una
migración del tradicional modelo centralizado de voz hacia un modelo centralizado de
datos. La anterior aseveración ha provocado que sean cada vez más los usuarios que se
conecten en interiores de casas, oficinas, centros comerciales, aeropuertos, estadios y otros
entornos. Consecuentemente, en la actualidad cerca del 70% del tráfico de datos móviles es
generado en interiores de dichos lugares, siendo una problemática muy importante para los
operadores móviles dar solución a la cobertura en estas áreas, donde existen múltiples
entornos interiores con diferentes propiedades electromagnéticas que impiden propagar la
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 12
señal(Prensa, 2015). En interiores típicos como los antes mencionados la densidad de
abonados es alta como se ha dicho, pero es muy baja la calidad del servicio (QoS, Quality
of Service) que se puede brindar usando redes homogéneas.
Para sostener un tráfico de tal crecimiento, mejorar la experiencia del usuario y la cobertura
de la red, se requieren continuas innovaciones en las tecnologías de comunicación
inalámbrica de datos. En este proceso de innovación tecnológica, el 3GPP (3rd Generation
Partnership Project) desempeña un papel de liderazgo. Iniciada en 1998, la familia de
tecnologías 3GPP ha evolucionado desde el Sistema Global para Comunicaciones Moviles
(GSM,Global System for Mobile Communications)-GPRS/EDGE, al Sistema Universal de
Telecomunicaciones Móviles de (UMTS, Universal Mobile Telecommunications System)-
HSPA/HSPA+, a LTE (Long Term Evolution) y LTE-Avanzado (Long Term Evolution
Advanced) (Sauter, 2014). HSPA / HSPA+ ha sido ampliamente desplegado en los últimos
años proporcionando razones teóricas de datos de hasta 168 Mbps para el enlace
descendente (DL) y 22 Mbps para el enlace ascendente (UL). HSPA / HSPA+ además
permite diversas aplicaciones de datos y mejores experiencias al usuario que fomentan aún
más el rápido avance de la información y la comunicación. Con el objetivo de proporcionar
altas velocidades de datos, una mejor experiencia de usuario y para cumplir con los
requerimientos de Telecomunicaciones Móviles Internacionales-Avanzadas (IMT-A)
publicados por la Unión Internacional de Radio-Telecomunicaciones (UIT-R), la 3GPP
introdujo el sistema LTE y su evolución ha LTE-Avanzado.
Por parte de los operadores móviles también se ha hecho necesario introducir estrategias y
arquitecturas basadas en las tecnologías móviles existentes que respondan a estas demandas
y exigencias de los subscriptores. Las Redes Heterogéneas (HetNets, Heterogeneous
Networks) han sido fundamentales para este cambio; en ellas las redes móviles han
comenzado a evolucionar gradualmente. Este movimiento ha estado conducido por la
combinación de disímiles fuerzas de mercado, limitaciones de capacidad en la
infraestructura existente y nuevas tecnologías que permiten a los operadores desplegar y
manejar densas redes de múltiples capas. Las redes heterogéneas representan la
coexistencia de celdas macro con pequeñas celdas (Small Cells) como complemento
fundamental de la red para una tecnología dada. Estas incluyen redes en las que múltiples
arquitecturas, múltiples capas y múltiples Tecnologías de Radio Acceso (RAT, Radio
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 13
Access Technology) tienen que coexistir y apoyarse unas a las otras y en las que
instrumentos cada vez más sofisticados son usados para manejar interferencias, diferentes
niveles de tráfico y servicios avanzados(Paolini & Rayal, 2013).
Cuba, por su parte, no está ajena a tal crecimiento de tráfico móvil ni tampoco a la
evolución de su sistema móvil hacia nuevas generaciones (3G y LTE/ LTE-A). Las redes
móviles cubanas son en su mayoría del tipo GSM con una mejora en la tecnología de
transmisión mediante la tecnología EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution). El
modo de transmisión de los paquetes de datos a través de este sistema es mediante Servicio
General de Paquetes por Radio (GPRS, General Packet Radio Service), el acceso se realiza
mediante redes de Jerarquía digital plesiócrona (PDH ,Plesiochronous Digital Hierarchy) y
de Jerarquia digital síncrona (SDH, Synchronous Digital Hierarchy) y el transporte
mediante redes ópticas territoriales y nacionales SDH. También se encuentran desplegados
en el territorio nacional varios nodos 3G que operan en la banda de 900MHz conjuntamente
con GSM, pero disponible en estos momentos solo para el roaming internacional. Esto
forma parte del inicio de la evolución del sistema móvil cubano hacia nuevas generaciones.
La realidad de hoy exige un alto desarrollo en el sector turístico de Cuba justificada por su
importancia en nuestra economía. Una migración del sistema móvil actual hacia otras
generaciones y el uso de tecnologías avanzadas como las redes heterogéneas, dotarían de
una infraestructura móvil capaz de ofrecer novedosos servicios de alto consumo de ancho
de banda, mayor capacidad y cobertura lo que se traduce en una mejor experiencia para los
clientes y cuantiosos beneficios económicos para la empresa.
En la observación sistemática a las diferentes tecnologías de acceso móvil existente,
mediante el uso de controles y seguimientos estadísticos en puntos de alto tráfico en Villa
Clara, se demostró que existen dificultades que afectan la calidad y el servicio que se les
brinda a los usuarios, expresado en:
La cobertura es pobre en interiores (por ejemplo, en hospitales y hoteles) y es muy
alta la densidad de abonados.
El diseño de la tecnología existente se centra en la homogeneidad de la red, lo que
limita la capacidad, la cobertura y la posibilidad de atender un número mayor de
usuarios.
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 14
Las dificultades antes expresadas demuestran que los problemas que enfrenta la red móvil
actual, pueden ser solucionados con el uso de Redes Heterogéneas.
La práctica demuestra que para adquirir los recursos tecnológicos es necesario atender los
problemas socioeconómicos que implican tales inversiones. Esto requiere de un largo
camino necesario para responder al complejo problema en la red móvil actual. La exigencia
de enfrentar una labor tecnológica de tales dimensiones, trae consigo la necesidad de
capacitar al personal y este a su vez a los usuarios con toda intencionalidad en el uso de las
nuevas tecnologías.
Con motivo de sentar las bases para un posterior desarrollo de las redes móviles hay que
partir de la preparación y capacitación del personal para el tratamiento de las Redes
Heterogéneas. Investigar las características generales de dichas redes y en partículas las
destinadas para expandir la cobertura y capacidad de las redes móviles, darán una medida
de la forma en que se opera la red. La bibliografía con que se cuenta en la actualidad se
considera muy extensa y dispersa. Se hace necesaria la existencia de un documento
altamente confiable y actualizado que sea capaz de integrar los aspectos esenciales y
particulares de las Redes Heterogéneas. El mismo ha de respaldar la capacitación de los
ingenieros y todo aquel interesado en el tema, y brindar su aporte al desarrollo del
aprendizaje de los futuros ingenieros en Telecomunicaciones de la facultad, si se añadiera
como parte del Plan de Estudio a asignaturas como Comunicaciones Móviles.
Los resultados de esta investigación constituyen referentes teóricos valiosos que posibilitan
la valoración del uso de las redes heterogéneas para expandir la cobertura y capacidad de
las redes móviles.
La situación revelada conduce a formular el siguiente problema científico:
¿Cómo fomentar el uso de redes heterogéneas para expandir la cobertura y capacidad
de las redes móviles?
Como solución al problema planteado es necesario desarrollar un documento confiable que
integre los aspectos esenciales para el despliegue de Redes Heterogéneas para expandir la
cobertura y capacidad de las redes móviles.
Para responder al objetivo general se plantearon los siguientes Objetivos específicos.
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 15
1. Analizar en la bibliografía consultada el marco teórico y metodológico que sustenta
el uso de redes heterogéneas para expandir la cobertura y la capacidad de las redes
móviles.
2. Estructurar un documento que facilite la comprensión y búsqueda de información
sobre el uso de las Redes Heterogéneas para expandir la cobertura y la capacidad de
las redes móviles.
3. Valorar un sistema de tecnologías, dirigidos a potenciar el uso de redes
heterogéneas para expandir la cobertura y la capacidad de las redes móviles.
4. Analizar las posibles soluciones y estrategias para el despliegue de las redes
heterogéneas.
Con las insuficiencias del sistema móvil actual, la introducción de Redes Heterogéneas en
los puntos de mayor tráfico traería aparejado un impacto positivo tanto para los usuarios
como para la propia empresa de telecomunicaciones que lleve a cargo su despliegue, ya que
aumentaría la eficiencia y eficacia de los servicios, permitiéndole además ofrecer otros que
antes eran imposibles de brindar por las limitaciones de la red existente.
Organización del informe
El informe de la investigación se estructura en introducción, tres capítulos, referencias
bibliográficas y anexos. En el primer capítulo se exponen los fundamentos teóricos que
sustentan las redes heterogéneas, además se definirá el concepto de red heterogénea así
como sus características esenciales, que la convierten en una solución para expandir la
cobertura y la capacidad de las redes móviles. En el segundo se caracterizan las tecnologías
LTE y LTE-A, quienes son tecnologías claves que han sido desarrollas para las redes
heterogéneas debido a sus superioridades con anteriores tecnologías de radio acceso y
características en arquitectura y funcionamiento. Por último, en el tercer capítulo se hace un
análisis de las posibles soluciones a los problemas que trae desplegar redes heterogéneas y
se analizan algunas estrategias encaminadas a simplificar la complejidad de las redes
heterogéneas.
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 16
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS
REDES HETEROGÉNEAS.
En este capítulo se establecen los fundamentos teóricos que sustentan la formación de una
Red Heterogénea Móvil, incluyendo como parte crucial de la red el uso de nodos de baja
potencia como complemento a la red macro celular. Se definirá el concepto de red
heterogénea, así como sus características esenciales, que la convierten en una solución para
expandir la cobertura y la capacidad de las redes móviles.
1.1 Definición de Red Celular.
Una red celular móvil es una red de radio inalámbrica que es en su mayoría de naturaleza
celular, donde la cobertura se divide en una serie de áreas de cobertura geográfica llamada
celdas o células. En cada sitio de la celda hay una estación base (BS), que puede soportar
una o más celdas, en dependencia de los equipos, de su fabricante y de la configuración que
le sea asignada, esto se puede ver en la Figura 1.1. A la estación base se le conoce como BS
(Base Station) o Transceptor Estación Base (BTS, Base Transceiver Station ) pero según
sea la tecnología de radio de acceso usada, se le conoce también con diferentes nombres:
NodoB (NB) en las redes 3G y Nodo B evolucionado (eNB) en las redes LTE. El conjunto
BS, el controlador de estación base (BSC) y los canales de radiocomunicación es
comúnmente llamado Red de Acceso por Radio (RAN, Radio Access Network). Las
estaciones base proveen la radiocomunicación para los equipos terminales o equipos de los
usuarios (UE) dentro de la celda, con el fin de permitir a los usuarios conectarse con otros y
con el operador e incluso si los usuarios se están moviendo dentro de la celda durante la
transmisión. Cada usuario usa como tecnología de radio acceso 2G, 3G y/o LTE para
comunicarse con la estación base por un par de canales de radio, un canal para el enlace
descendente (la transmisión desde la celda hasta el usuario) y otro canal para el enlace
ascendente (la transmisión desde el usuario hasta la celda). Por otra parte el controlador de
estación base o BSC administra varias estaciones bases a la vez y conecta sitios celulares a
otras entidades en el núcleo de red (CN, Core Network) del operador. Entre algunas de las
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 17
funciones centrales del núcleo de red están el procesamiento de las llamadas, manejo del
tráfico y transferencia de llamadas cuando un usuario se mueve entre celdas(Qutqut, 2014).
Figura 1.1. Esquema de una red celular básica.
La cobertura de las celdas teóricamente es de forma hexagonal, pero en la práctica pueden
tener formas irregulares. El rango de cobertura depende de un número de factores tales
como la altura de la estación base y la potencia de transmisión. Cada tipo de celda difiere
de las otras por el área de cobertura. Las macroceldas, por ejemplo, son las que ofrecen
mayor cobertura, en un rango de 1 a 30 km y se usan en zonas rurales, urbanas o autopistas,
como se observa la Tabla 1.1, las demás categorías de celdas entran dentro de las llamadas
pequeñas celdas debido al rango de cobertura y potencia de transmisión limitado.
Tabla 1.1 Características de las estaciones base macrocelulares.
Macroceldas
Potencia de salida Radio de la celda No de usuarios Localización
10W-50W 8km-30km +2000 Exteriores
Como parte del enfoque que se le puede dar a una red celular está el de red homogénea,
definida comúnmente por dos aspectos: tecnología de radio acceso que utiliza y potencia de
transmisión de la estación base. La primera se refiere a aquella arquitectura de red que solo
hace uso de una única tecnología de radio acceso (2G, 3G, 4G) específica, independiente de
la potencia de transmisión. La segunda se enfoca a aquella arquitectura de red que usa una
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 18
potencia de transmisión uniforme para todos sus nodos, independientemente de la
tecnología de acceso que se utiliza.
1.2 Desafíos de los servicios móviles
En los últimos años el crecimiento en el ingreso de los servicios móviles se ha desplazado
de los tradicionales servicios de voz por conmutación de circuitos y mensajes cortos (SMS)
hacia los servicios de datos. Este cambio agrega una presión significativa para la
rentabilidad de las redes de los operadores móviles, por tres razones principales(Hu &
Qian, 2013):
1. Los datos móviles producen ingresos inferiores que los tradicionales servicios de
voz y sms.
2. Las altamente rentable aplicaciones móviles se están enfrentando a la dura
competencia de nuevas y superiores aplicaciones.
3. Como el tráfico de datos móviles estalla, se necesita una extensa inversión de
capital para satisfacer la nueva demanda de capacidad.
Con respecto a la creciente demanda de datos móviles cabe destacar algunas de las
predicciones que da CISCO en su estudio Visual Networking Index 2015-2020.
• La velocidad de conexión de la red móvil (2,0 Mbps en el 2015) se incrementará en
3 veces para el 2020, es decir alcanzará cerca de los 6,5Mbps para el 2020, y en el
2017 sobrepasará los 3Mbps.
• Para el 2020 la 4G representara solo el 40,5% de las conexiones, pero el 72% del
tráfico total, es decir, una conexión 4G generará 10 veces más tráfico que una que
no sea 4G.
• El 75% del tráfico de datos móviles del mundo serán de video para el 2020. En el
2015 representó el 55% del tráfico total.
• En el 2016 más de la mitad de todo el tráfico desde los dispositivos móviles
conectados (casi 14 exabytes) serán descargados a la red fija por medio de
dispositivos wi-fi y pequeñas celdas cada mes.
Para mantenerse competitivos a fin de que puedan continuar invirtiendo en capacidad y
nuevos servicios, los operadores móviles han desarrollado nuevas tecnologías de red.
HetNets se considera una de las tecnologías más importantes que no solo entregan un alto
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 19
incremento en la capacidad del sistema, sino también permiten nuevas generaciones de
servicios para remplazar la renta de los servicios tradicionales pero decrecientes y
centrados en la voz.(Hu & Qian, 2013)
1.3 Redes Heterogéneas Móviles.
Algunas personas definen las redes heterogéneas como solo la superposición de estaciones
base macro celulares y nodos de baja potencia o pequeñas celdas con la misma interfaz
aérea(Hu & Qian, 2013) .Otros consideran la unión de redes celulares con redes Wi-Fi
como un caso de uso principal y hay quienes consideran la inclusión de nuevas topologías
de red y conectividad como parte de la visión de redes heterogéneas, tales como puntos de
acceso, repetidores, conexiones de dispositivos a dispositivos y otros (Iyer & Zeto, 2012).
A pesar de estas diversas definiciones y conceptos, ya en los últimos años con la
investigación e implementación de redes heterogéneas se han logrado importantísimos
avances, en particular en el ámbito de la descarga de datos a través de pequeñas celdas o
nodos de baja potencia. Si se considera el despliegue de redes heterogéneas en la práctica,
se puede definir como un despliegue mixto entre estaciones bases macro celulares y como
complemento nodos de baja potencia, así como el uso de un conjunto de tecnologías
esenciales que ofrecen gran capacidad, calidad y eficiencia a los sistemas móviles(Acharya,
Gao, & Gaur, 2014).
De forma general en este contexto, las redes heterogéneas, como se observa en la Figura
1.2, se refieren a la optimización unida de diferentes capas celulares y tecnologías, pues
implementa pequeñas celdas bajo la cobertura de macroceldas para ampliar la capacidad y
la cobertura en ciertas áreas de alta demanda. Las Redes heterogéneas representan una
evolución estratégica de la red de acceso móvil, transformándose a su vez en una red de
múltiple acceso cuando diferentes estándares de radio son usados en el mismo equipo del
usuario (por ejemplo, LTE con Wi-Fi), y puede referirse además a una estructura celular
jerárquica cuando múltiples clases de celdas con un mismo estándar de radio es usado (por
ejemplo macroceldas con picoceldas.
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 20
Figura 1.2. Esquema sencillo de una red heterogénea típica. Fuente: (Liu & Shen, 2014)
1.3.1 Características de las redes Heterogéneas.
Una red heterogénea representa una importante evolución del modelo actual de redes
móviles, pues el gran número de dispositivos y la proximidad entre ellos crean nuevos
desafíos para gestionar movilidad, gestionar interferencia y desplegar el backhaul1. Por otro
lado, debido al despliegue de pequeñas celdas como complemento de las redes
macrocelulares se requieren por parte de estas estaciones base, mayor inteligencia y
mayores capacidades de auto-organización que deben ser además optimizadas por la red.
______________________________________
1El backhaul es la parte de la red móvil que comprende los enlaces entre las estaciones base
y el núcleo de la red sin incluir los equipos terminales.
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 21
Estas redes como un todo ofrecen potentes ventajas en la práctica, que a la vez representan
significativos ahorros económicos, las más importantes son(“About 3GPP Home,” 2016):
Reutilización del espectro mediante el uso de pequeñas celdas.
Mejor cobertura y capacidad en las áreas urbanas y en interiores.
Rápido seguimiento de los nuevos servicios mientras crecen los ingresos de los
servicios existentes.
Grandes ahorros en gastos de capital (CAPEX) y gastos de operación (OPEX)
debido a la reducción de equipamientos, energía, mantenimiento y costos en el
backhaul.
Los elementos más importantes en el costo total de propiedad (TCO) para los operadores de
redes móviles, son los CAPEX para la construcción de la red y OPEX para el
funcionamiento de la red.
Para una red celular típica (solamente basados en macro celdas), el CAPEX por lo general
incluye el costo de la red de radio acceso (la estación base y los controladores de la red de
radio acceso), el núcleo de red móvil, la infraestructura del backhaul y los sitios de
adquisición, construcción, ingeniería e integración. La red de radio acceso representa cerca
del 60% del CAPEX, seguido por el núcleo de red alrededor del 15%, el backhaul
aproximadamente el 5% y los sitios de sitios de adquisición, construcción, ingeniería e
integración en un 10-20%. Por supuesto, existen algunas variaciones de un despliegue a
otro, por ejemplo el costo de la red de radio acceso puede reducirse cuando un operador
puede actualizar su equipamiento de estación base existente para soportar una nueva
tecnología de interfaz aérea, o puede el operador evitarse el costo de adquisición de un sitio
si pude superponer una nueva red en sus torres celulares existentes.(Hu & Qian, 2013)
El OPEX está principalmente asociado con el funcionamiento y administración de la red,
incluyendo gastos de alquiler del sitio, la transmisión del backhaul, potencia energética
para la alimentación del sistema y la operación y mantenimiento de la red.
Las HetNets juegan un rol fundamental en la reducción de la brecha que existe entre costos
y capacidad, propiciando importantes ahorros económicos durante todo del ciclo de vida
desde su implementación(Qutqut, 2014). Entre ellos:
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 22
Reduce los costes de equipamiento, donde las macro celdas cuestan $30 000.00
como promedio en dependencia de su configuración, el costo de las pequeñas celdas
oscila como promedio entre $5 000.00 a $10 000.00.
Menores costo de los sitios de adquisición, aunque son más los que tendrán que ser
analizados y negociados.
Reduce los gastos de operación y de energía, se estima que las capacidades de las
estaciones base macro celulares inherentes a las redes auto-organizadas (SON)
pueden reducir el costo de la mano de obra hasta un 30%.
Integración de la red celular con Wi-Fi. Se estima que la implementación de celdas
metropolitanas con tecnología 3G y LTE pueden reducir el costo a la mitad en
comparación con macro celdas con tecnologías equivalentes, mientras que la
integración con Wi-Fi reduce otro 75%.
La expansión de capacidad de HetNets a partir de la arquitectura tradicional de las redes
móviles tiene como nodo principal la estación base macro celular. A partir de esta estación
se puede hacer un incremento de su capacidad mediante la utilización de un espectro de
frecuencias superior, mayor número de antenas y una mejora del procesamiento dentro de
los nodos constituyentes, así como entre ellos. De este modo se incrementa la capacidad sin
tener que añadir nuevos sitios. Pero esto no es suficiente para ciertos escenarios como son
(Zurbano, 2016):
Puntos de acceso en exteriores de grandes demandas tales como plazas y calles
comerciales, con una densa red macro celular ya definida y que son áreas donde la
interferencia es alta.
Puntos de acceso aislados de alto tráfico localizados en interiores (centros de
negocios y hoteles) donde es difícil llegar mediante una estación macro en exterior.
Puntos de acceso de alto tráfico en interiores, como centros comerciales,
aeropuertos y estaciones del metro, donde las demandas de movilidad y la
interferencia son altas.
Puntos de acceso localizados en interiores o espacios con poca cobertura tales como
oficinas pequeñas y restaurantes que exigen despliegues y gastos de estructura de
las redes celulares convencionales.
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 23
Para satisfacer las demandas de tráfico, lograr altas capacidades de usuarios y mayor
cobertura en estos puntos de alto tráfico, se siguen factores claves que determinan el estado
final de la red heterogénea, esto incluye: mejorar la red macro celular existente (macro
estaciones GSM), densificar dicha capa macro y agregar pequeñas celdas para
complementar las macro celdas, principalmente en interiores donde la cobertura es
pobre(Landstrom, Furuskar, & Kronestedt, 2011).
Mejorar la capa macro celular existente trae beneficios adicionales, ya que no hay que
hacer gastos significativos al no tener que buscar otros sitios para colocar nuevas radio
bases. Esta propuesta consiste básicamente en mejorar la tecnología de radio acceso
existente introduciendo nuevas tecnologías como LTE, siendo posible con ella mejores
velocidades de transferencia y mayor capacidad en el sistema debido a mejoras en la
eficiencia por la introducción de técnicas de modulaciones de orden superior, orden de
sectorización superior, utilización de portadoras múltiples y utilización de soluciones con
múltiples antenas y de radio con vista a reestructurar el espectro. También se pueden
introducir mejoras adicionales si se consideran el uso de antenas avanzadas, incremento del
orden de diversidad en el receptor y/o en el transmisor y técnicas avanzadas en la capacidad
de procesamiento dentro de los nodos y entre ellos.
Densificar la capa macro en una primera opción consistirá en dividir las celdas lo que
implica una transición de un sitio con tres sectores a uno con seis y en una segunda opción
agregar sitios macro celulares en puntos estratégicos.
Agregar pequeñas celdas como complemento de la estación macro. Las pequeñas celdas
brindan una alta capacidad por usuario en su área de cobertura con la potencialidad de
incrementar el rendimiento en la red macro descargando tráfico generado por la demanda
de los usuarios.
La manera más eficiente para lograr mayor capacidad es combinando los tres enfoques
anteriores: mejorar la capa macro, densificar la capa macro y agregar nodos de baja
potencia como indica la Figura 1.3. De forma tal que con esta combinación, en dependencia
de la red existente pueda soportar altos volúmenes de tráfico y muy altas razones de datos,
así como las técnicas y viabilidad económica de cada enfoque, sacando el máximo
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 24
provecho de las estaciones macro y las pequeñas celdas como parte de una red
heterogénea.
Figura 1.3. Etapas esenciales para la evolución de las redes heterogéneas. Fuente:
(Lamberti, 2013)
1.3.2 Definición de pequeñas celdas.
Las pequeñas celdas o nodos de baja potencia son una solución reciente a la creciente
demanda de datos móviles, estandarizada por la 3GPP. Estas juegan un papel fundamental
dentro de las redes heterogéneas, pues vienen a complementar a las estaciones
macrocelulares para ofrecer mayor cobertura y capacidad dentro de dicha red móvi(“About
3GPP Home,” 2016)l.
De acuerdo a la 3GPP las pequeñas celdas se clasifican basándose en las pérdidas mínimas
de acoplamiento entre la celda y el dispositivo del usuario, originando cuatro clases de
celdas (metro, micro, pico y femto). Otras miradas identifican las pequeñas celdas como
aquellas celdas que cumplen con las siguientes características:
Proveen la cobertura de un área más pequeña que la de una estación macrocelular.
Siguen siendo implementadas y administradas por los operadores móviles.
Aseguran un acceso abierto a todos los usuarios del mismo operador.
Se caracterizan por tener bajo costo de equipo e instalación en comparación con las
macroceldas.
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 25
Están orientadas para soportar servicios de datos, aunque también pueden soportar
servicio de voz.
Otras características más detalladas se pueden definir en función de los siguientes
parámetros técnicos(Alliance, 2012):
Capacidad, definida en términos de capacidad pico y promedio.
Soporte de movilidad (soporta handover entre la estación macro y la pequeña celda
o entre pequeñas celdas, soporta el trafico mediante las interfaces de radio X2 y
S1/X2.
Requisitos de servicio en términos de calidad de servicio (latencia, jitter, pérdida de
paquetes, disponibilidad) y requerimientos de sincronización en tiempo y
frecuencia.
Requisitos de implementación.
Consumo de potencia (en relación con el backhaul).
Condiciones de operación (acceso público, despliegue del backhaul del
operador).
Posible ubicación (interiores/exteriores, a pocos metros sobre el nivel de la
calle o en la azotea).
En general las pequeñas celdas son pequeñas estaciones base (SBS) con potencia y rango
limitado, (es decir de baja potencia y de corto alcance). Normalmente están destinadas a ser
usadas en interiores de parques, casas, centros comerciales, aeropuertos, oficinas
gubernamentales, estadios y otros como un complemento más a las estaciones
macrocelulares para permitir mayor capacidad de usuarios, mayor cobertura, altas
velocidades de datos y por ende mejor calidad de servicio. Hay diferentes tamaños y
versiones de pequeñas celdas, varían en dependencia del número de usuarios que pueden
manejar, en su potencia y en su rango, y en casi todos los casos incluyen tecnologías
esenciales de radio acceso como 3G,LTE y actualmente hasta con Wi-Fi integrada; poseen
además fuente de alimentación interna y un backhaul de conexión a la red celular (Iyer &
Zeto, 2012). En la Tabla 1.2 se muestran las clases de pequeñas celdas y sus características.
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 26
Tabla 1.2 Clases y Características de las pequeñas celdas.
Clases de pequeñas
celdas
Potencia de
salida
Radio de la
celda
No de
usuarios
Localización
Femtoceldas 1mW-250mW 10m-100m 1-30 Interiores
Picoceldas 250mW-1W 100m-200m 30-100 Interiores
Micro/Metroceldas 1W-10W 200m-2km 100-2000 Interiores/Exterio
res
Microceldas: Como muestra la Tabla 1.2, las macro celdas típicas soportan hasta 2000
usuarios con un radio de hasta 2Km, se considera el nodo de baja potencia de mayor
alcance y capacidad de usuarios, por ello son usadas en pequeñas áreas exteriores donde la
cobertura de la macro celda es insuficiente y en áreas donde la demanda de tráfico es muy
alta es decir en entornos tales como avenidas, estadios, aeropuertos y en general en áreas
metropolitanas. Estas cubren áreas limitadas, siendo también de gran utilidad en interiores
donde son insuficientes las picoceldas tal como un centro comercial. Además en tanto en
entornos exteriores como interiores utilizan control de potencia para limitar su área de
cobertura.
Picocelda: Las picoceldas tienen una funcionalidad similar a las femtoceldas, pero con
mayor potencia, mayor alcance y mayor capacidad de usuarios. Se utilizan generalmente en
las empresas y en zonas interiores públicas. Múltiples pico celdas son usadas para cubrir
grandes empresas especialmente cuando su infraestructura se compone de varios pisos de
gran altura, centros comerciales, estaciones de tren y aeropuertos.
Femtocelda: Es una estación base de baja potencia que inicialmente estaban destinada
para uso en el hogar, pero también se utilizan en las empresas, zonas rurales y áreas
metropolitanas. También son conocidas como Home NodeB para 3G o HNodeB y Home
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 27
eNodeB o HeNB para LTE, en ocasiones se utiliza ambas denominaciones indistintamente.
Es la más pequeñas de todos los nodos de baja potencia que aquí quedan definidos.
Las pequeñas celdas están definidas para cualquiera de las tecnologías móviles existentes
(2G, 3G y 4G o LTE) pero su papel dentro de las redes heterogéneas en la actualidad se
priorizan sobre 3G en interiores y LTE en entornos urbanos.
Las pequeñas celdas son desplegadas donde dicte la demanda, se localizan más cerca a los
usuarios finales que las estaciones macro y pueden proveer cobertura en lugares donde la
cobertura de la macrocelda sea pobre, debido a la colocación de edificios, largas distancias
e interferencias, esto es especialmente útil en el borde del área de cobertura de la
macrocelda, donde el servicio es degradado .Las pequeñas celdas son menos susceptibles a
la interferencia que las celdas macro por estar situadas a poca distancia del suelo y esto se
traduce en más capacidad y con señales de alta calidad lo que da lugar a un mejor
desempeño, ya que permite que el sistema utilice un esquema de transmisión con mayor
eficiencia espectral, lo que se traduce en una transmisión con mayor número de bits en un
mismo tiempo. Por este motivo, las áreas donde los usuarios pueden transmitir y recibir
con altas razones de datos son más grandes que en la celda macro. Además, ofrecen
ventajas en cuanto a latencia y la cobertura en los bordes de la celda siendo mejor que en la
celda macro sobre todo en el enlace de subida y brinda una mejor penetración de la
cobertura, lo que refuerza los servicios en aéreas urbanas congestionadas(Alliance, 2012).
También representa una fuente de ingresos significativa al brindar una mejor cobertura en
edificaciones si se tiene en cuenta que aproximadamente un 40% del tráfico móvil se
origina en el hogar y de un 25%-30% en el trabajo.
1.3.3 Arquitectura de red de pequeñas celdas.
Las estaciones de pequeñas celdas son similares a las estaciones base macro celulas, pero
con propósitos y aplicaciones optimizadas (en cuanto a tamaño, potencia de salida, alcance
e integración de funcionalidades adicionales) .Estas pequeñas estaciones base utilizan la
misma interfaz lógica que las estaciones base macro celulares (S1 y X2 o Lub y Luh),
como un eNodoB, HeNB (Home eNodeB) y NodoB, HNB, tal como se define en (3GPP.
TS 36.300, 2014) y también representado en la Figura 1.5
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 28
Figura 1.5 Arquitectura con pequeñas celdas. Fuente:(Alliance, 2012)
En la figura 1.6 se muestran como ejemplos dos arquitecturas en las que se conectan a las
estaciones macro celulares pequeñas celdas con diferentes tecnologías de radio acceso
(LTE y UMTS). También se usa una puerta de enlace que ofrece conectividad al backhual
de la red para un número de pequeñas celdas en un área determinada y sirve como
concentrador para las interfaces lógicas.(Alliance, 2012)
1.3.4 Coexistencia de estaciones macro y nodos de baja potencia.
Una de las cuestiones básicas con las redes heterogéneas es como determinar el espectro a
usar en cada capa celular y para cada tecnología (HSPA y LTE).Para alcanzar el máximo de
datos posibles, es necesario utilizar al menos tanto ancho de banda como el UE es capaz de
manejar en cada capa. La capacidad del UE en términos de bandas de frecuencias influye
en las posibilidades del espectro: si el problema es de capacidad (alto volumen de tráfico ) o
si el espectro es escaso, entonces las frecuencias portadoras de la macro celda pueden ser
reusadas. Sin embargo tal enfoque requiere de una buena planificación celular y esquemas
de administración de los recursos de radio para el control de interferencias entre capas
celulares. En particular la movilidad y la calidad del plano de control podrían ser
afectadas(Landstrom et al., 2011).
Por definición un nodo de baja potencia tiene una potencia de transmisión
significativamente más baja que la estación base macro celular que le rodea. La selección
de la celda por parte del terminal se realiza por criterios de potencia de transmisión y por
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 29
perdidas en el trayecto. Para el enlace UL, como la sensibilidad de las estaciones es similar
pues la potencia de transmisión es la misma (la del terminal) son las pérdidas de trayecto
las que determinan a cual estación el terminal debe conectarse.
En el DL la potencia de la macro estación es mayor que la de la estación de pequeña celda,
aquí la decisión de selección de la celda se hace por la que mayor Potencia Recibida de la
Señal de Referencia (RSRP). Esta es una métrica que se refiere a la potencia recibida
promedio de todos los elementos del recurso que portan la señal de referencia específica de
la celda dentro del ancho de banda considerado. Estas ideas son mostradas en la Figura 1.6.
Figura 1.6 Selección sencilla de celdas en redes heterogéneas.Fuente:(Landstrom et
al., 2011).
Los fundamento hasta aquí expuestos necesitan de tecnologías ,que fucionadas hagan de
las redes heterogéneas la solución ideal para incrementar la cobertura y capacidad de las
redes móviles.
1.3.5 Escenarios de despliegue de pequeñas celas.
Los aspectos claves para el despliegue de pequeñas celdas con tecnologias LTE y LTE-
A,son considerados a partir de (“Overview of 3GPP Release 12 V0.2.0 (2015-09),”
2015).Estos aspectos estan relacionados principalmente con los escenarios de densificacion
de pequeñas celdas bajo la cobertura de la estacion macrocelular.
Los escenarios de despliegue se consideran donde las pequeñas celdas puedan ser
desplegadas bajo la cobertura de la estacion macro para proporcionar mayor cobertura y
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 30
capacidad. La densificación de pequeñas celdas se considera como un potencial para
descargar más trafico desde usuarios inteligentes,como se muestra en la Figura 1.7. Este
tipo de escenarios requiere de nuevas y avanzadas técnicas de coordinacion de
interferencia,tales como las que puede proporcioanr LTE y mejor LTE-A.
Figura 1.7 Esceneraio de despliegue de redes heterogéneas.Fuente:(Acharya et al.,
2014).
Como una forma de resaltar los beneficios que trae el despliegue de pequeñas celdas, tales
como mejora en eficiencia espectral, mejora en movildad, incremento en la cobertura y
capacidad de la red movil, la Release 12 identifica los caminos a seguir para la evolucion
de los distinos escenaros de pequeñas celdas.
Escenario 1: Despliegue de pequeñas celdas en la misma frecunecia(F1) que la
macrocelda,como se observa en la figura 1.8 .Este escenario cumple con las siguientes
caracteristicas:cluster exterior de pequeñas celdas exterior de 4 a 10 pequeñas celdas por
cluster coordinacion entre pequeñas celdas y macroceldas mediante la interfaz X2.
Figura 1.8 Esquema del escenario 1. Fuente:(Acharya et al., 2014).
CAPÍTULO I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS QUE SUSTENTAN LAS REDES HETEROGÉNEAS. 31
Escenario 2: Despliegue de pequeñas celdas con F1 y las macroceldas con F2 en interiores,
como se observa en la figura 1.9. Aquí al igual que en el escenario 1 el clúster está formado
con la misma cantidad de pequeñas celdas, puede utilizar cualquier tipo de solución para el
backhaul.
Figura 1.9 Esquema del escenario 2. Fuente:(Acharya et al., 2014).
Cada una de los escenarios de despliegue de las pequeñas celdas tratados hasta aquí es
haciendo uso de tecnologías de radio acceso como LTE y LTE-A. Estas ofrecen varias
técnicas para mitigar y controlar la interferencia que se producen al diversificar tales
escenarios como parte de las redes heterogéneas.
1.4 Conclusiones del capítulo.
Las redes heterogéneas y con ellas las pequeñas celdas como complemento a las estaciones
macro han sido una atractiva solución para expandir la cobertura y la capacidad de las redes
móviles. La diversificación de complejos entornos y convergencia de disimiles RAT hacen
de esta red multicapa la solución idónea para aquellos puntos de alta demanda de servicios
móviles, donde la cobertura y la capacidad se hace limitada. El despliegue e
implementación de HetNets está en dependencia de las características del entorno y según
este serán los escenarios a aplicar. Para este documento los escenarios y en general las
HetNets se basarán en LTE y LTE-Avanzado como las tecnologías de acceso por radio más
óptima para su despliegue, como se explicará en el capítulo 2.
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 32
CAPÍTULO 2. TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES
HETEROGÉNEAS.
Considerando lo novedoso que representa este tema para el desarrollo de los sistemas
móviles en Cuba, y la preparación del personal capacitado para la implementación de la
tecnología, se aborda en este capítulo las generalidades de LTE y LTE-A, los parámetros
técnicos y los rasgos característicos que hacen de estas tecnologías de radio acceso la ideal
para redes heterogéneas. Esto no quiere decir que las definiciones sobre redes heterogéneas
y pequeñas celdas son exclusivas de la tecnología LTE ya que en principio son aplicables
también a la tecnologías anteriores incluyendo GSM; pero las velocidades que se requieren
para dar solución a las demandas de trafico actúales requiere de velocidades de datos
aplicable a partir de HSPA en 3G. Por otro lado, los rasgos distintivos de las tecnologías
LTE y LTE-A son los más atractivos en las tecnologías que este trabajo describe.
2.1 Diferencias entre UMTS y LTE.
Las conexiones inalámbricas y los dispositivos móviles no solo son cada vez más
inteligentes en sus capacidades de computo, sino también están evolucionando desde
conectividad de red de más baja generación (2G) hasta conectividad de red de más alta
generación (3G y 4G o LTE). Cuando las capacidades de los dispositivos se combinan con
mayor velocidades, mayor ancho de banda y redes más inteligentes, conduce a la amplia
adopción de aplicaciones avanzadas que contribuyen al aumento del tráfico de datos
móviles. Para ello los operadores móviles de todo el mundo han optado por un despliegue
total de redes 4G o LTE ayudando además a satisfacer la creciente demanda de los usuarios
finales por más ancho de banda, mayor seguridad y más rápida conectividad en
movimiento, como parte fundamental dentro de una red heterogénea.(Cisco, 2016)
La red de acceso radio o RAN presenta algunas diferencias sustanciales. En UMTS la
arquitectura de radio acceso o UTRAN básicamente está compuesta por las Estaciones
Base o NodosB, conectadas mediante el interfaz lub al RNC. Por su parte el RNC se
conecta al núcleo de red mediante los interfaces lu-cs e lu-ps a los dominios de circuitos y
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 33
paquetes respectivamente y a otros RNC mediante la interfaz lur. En LTE la arquitectura de
radio acceso es definida como EUTRAN, cuya arquitectura se describe en las
especificaciones técnicas(3GPP. TS 36.300, 2014) y donde la diferencia más significativa
con UTRAN es la eliminación de los RNCs al incorporar nodos B evolucionados
(eNodoB) a los que se les integran las funcionalidades que estos realizaban hasta hora.
Los eNBs se conectan a través de la interfaz S1 al Núcleo de Paquetes Evolucionados
(EPC, Evolved Packet Core) mientras que mediante la interfaz X2 se interconectan con
otros eNBs adyacentes para permitir handover inter-celdas.
Desde el punto de vista del Núcleo de Red, las redes existentes antes del desarrollo de LTE
son híbridas al disponer de los dominios de Conmutación de Circuitos y de Conmutación
de Paquetes. Una de las novedades que presenta LTE consiste en que la convergencia de los
servicios de voz y de datos proporciona el transporte de todo tipo de tráfico mediante una
arquitectura basada en IP, lo que supone la eliminación del dominio de Conmutación de
Circuitos e incorpora el concepto de ¨red plana¨.
Estas diferencias quedan recogidas en la Figura 2.3 donde se muestran la arquitectura tanto
de UMTS como de LTE, de forma separada. La figura que muestra las arquitecturas de
LTE y UMTS integradas en una sola, se adjunta al Anexo I como Figura I.1.
Figura 2.1 Arquitectura separadas de LTE y UMTS.Fuente:(“About 3GPP Home,”
2016)
Es importante notar en la Figura 2.1 que la red LTE está más optimizada debido a la
reducción del número de elementos empleados en dicha red. Además, mientras en UMTS
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 34
solamente se habla de paquetes IP en la interfaz Gn (entre el SGSN y el GGSN), en LTE la
red IP se extiende desde el eNodoB hasta el EPC, de ahí que se pueda hablar de LTE como
un entorno ¨All IP¨.
2.2 Generalidades y características de los Sistemas LTE y LTE-Avanzado.
2.2.1 LTE
LTE se especifica en el Release 8 que fue publicado en diciembre del 2008. Desde entonces
la 3GPP continuamente evoluciona la especificación LTE con la publicación de nuevos
Release. Gran parte de los estándares LTE se desarrollan sobre UMTS/HSPA. Los
requerimientos para los sistemas LTE Rel-8 incluyen mejorar la cobertura y capacidad,
mejorar la experiencia de los usuarios a través de mayores velocidades de datos y latencia
reducida, reducir los costos de despliegue y operación y dar una perfecta integración con
los sistemas existentes. Los requerimientos completos de LTE están definidos en (3GPP.
TS 36.913, 2012)entre ellos destacan :
• Flexibilidad en la elección del espectro de frecuencias empleado (1.25MHz, 2.5MHz,
5MHz, 10MHz, 15MHz y 20MHz), permitiendo al operador la posibilidad de diseñar
una red acorde con los recursos espectrales disponibles.
• Velocidad pico de 100Mbps en el DL y 50Mbps en el UL, para un espectro de
20MHz.
• Eficiencia espectral de 3 a 4 veces superior que la alcanzada en la Release 6 para el
DL y de 2 a 3 veces mejor para el UL.
• Reducción de latencia en la red de radio acceso a 10ms.
• Cobertura o tamaño de celda entre 5 y 100 Km, con una ligera degradación a partir
de los 30 Km, es decir los requisitos de velocidad pico, movilidad y eficiencia
espectral no pueden cumplirse estrictamente después de 30Km.
• Compatibilidad de interconexión con sistemas heterogéneos como las redes 3GPP
existente y entornos no especificados por el 3GPP (no-3GPP) como pueden ser
WLAN y WIMAX.
• Garantía de calidad de servicio de extremo a extremo.
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 35
• Habilidad de gestionar móviles con alta movilidad y es compatible con sistemas
tanto por división de frecuencia dúplex (FDD) como división del tiempo dúplex
(TDD).
En general, LTE ha sido diseñado para mejorar la calidad de la experiencia de los usuarios
finales relativo a los sistemas celulares. El número de usuarios soportados por LTE es
mayor y el rango de aplicación proporcionada es más amplio. Todo esto se hace posible por
la optimización y diseño extensivo de todas las capas del sistema celular.
2.2.2 Tipos de modulación usadas en LTE/LTE-A
A diferencia de tecnologías móviles anteriores LTE y para LTE-A combinan esquemas de
modulación, usando Acceso Múltiple por División de Frecuencias Ortogonales (OFDMA,
Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) para el DL y Acceso Múltiple por
División de Frecuencias con Portadora Única (SC-FDMA, Single Carrier Frequency
Divison Multiple Access ) para el UL.
En OFDMA, las frecuencias se dividen en subportadoras de frecuencias paralelas, cada
subportadora es capaz de llevar un símbolo modulado. Diferentes subportadoras se agrupan
para formar un subcanal que sirve como la unidad básica de transmisión de datos como se
muestra en la Figura 2.2. Las razones principales por lo que OFDMA fue seleccionado
como la técnica de modulación básica para LTE y para LTE-A son la alta eficiencia
espectral, baja complejidad de implementación y la capacidad para soportar características
avanzadas tales como planificación ( scheduling) de frecuencias selectivas ,transmisión con
múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO, multiple-input multiple-output ) y
coordinación de interferencias(Ghosh & Ratasuk, 2011).
La característica principal de SC-FDMA es que transmite cada símbolo de datos usando el
ancho de banda completo que le es asignado, a diferencia de OFDMA donde cada símbolo
de datos es transmitido usando varias subportadoras, como muestra la Figura 2.2. SC-
FDMA se seleccionó para el UL debido a que esta tiene ventajas similares a OFDMA tales
como ortogonalidad entre usuarios, scheduling en el dominio de la frecuencia y robustez
con respecto a la operación en trayectos múltiples. Además SC-FDMA tiene un bajo
requerimiento de back-off , que se traduce en la reducción de potencia de transmisión media
para asegurar que la máxima potencia se quede dentro de la región lineal del amplificador
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 36
de potencia, en comparación con OFDMA. Como resultado la potencia promedio de
transmisión puede ser mucho mayor usando SC-FDMA de lo que puede esperarse con
OFDMA. Esto aumenta la cobertura en el UL y proporciona altas razones de datos a los
usuarios principalmente en el borde de la celda(Ghosh & Ratasuk, 2011).
Figura 2.2 Estructura de modulación para el DL (OFDMA) y el UL (SC-
FDMA).Fuente:(“About 3GPP Home,” 2016)
2.2.3 LTE-Avanzado
Luego del lanzamiento de LTE-Release 8, la 3GPP siguió trabajando en nuevos
requerimientos para definir una especificación con más capacidades mejoradas y con el fin
de cumplir con los requerimientos establecidos para las IMT-A, definida por la ITU-R. De
esta nueva especificación surge LTE-Avanzado descrita finalmente en la Release 10
lanzada en marzo del 2011. LTE-Avanzado o también LTE Rel-10 es una mejora continua
sobre LTE, manteniendo la compatibilidad estricta con versiones anteriores. Los
requerimientos completos de LTE-Avanzado están en descritos en (3GPP. TS 36.913,
2012). En general LTE-A es compatible con una variedad de escenarios de cobertura.
Provee una cobertura coherente desde macroceldas a interiores, se enfoca en resolver
entornos de baja velocidad de transmisión con la transmisión de altas velocidades de datos,
incluye reducciones de costos significativos en consumo de potencia y costos tecnológicos,
entrega alta eficiencia espectral y baja latencia.
Algunos de estos requerimientos son:
Razón de datos pico: Soporta razones de datos pico para el DL de 1Gbps y para el
UL de 500Mbps, sobre un ancho de banda de 20 MHz para ambos enlaces.
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 37
Eficiencia espectral: La eficiencia espectral pico es de 30bps/Hz para el enlace
descendente (asumiendo una configuración de antenas de 8x8 MIMO), y para el
enlace ascendente presenta una eficiencia espectral de 15bps/Hz (asumiendo una
configuración de antenas de 4x4 MIMO). Por lo tanto un espectro con un ancho de
banda de 40Mhz puede tener un rendimiento de 1,2Gbps para el enlace descendente
y de 600Mbps para el enlace ascendente.
Movilidad: La movilidad es similar a LTE Rel-8, puede soportar una movilidad de
hasta 350Km/h o hasta 500Km/h en dependencia de la banda de frecuencias.
Espectro: En consonancia con los requerimientos de la IMT-A, LTE-A agrega
nuevas bandas de frecuencias adicionales a las ya existentes en LTE Rel-8. Más
específicamente trabaja en las bandas de: 450-470MHz,698-862MHz, 790-
862MHz, 2.3-2.4GHz y 4.4-4.99GHz .
Costo: El costo de la infraestructura y los dispositivos es relativamente bajo. El
backhaul puede ser alámbrico e inalámbrico, pudiendo usar una interfaz de aire
basada en LTE puede además soportar las características de Redes Auto-
organizadas (SON, Self Organizing Networks) para reducir la cantidad de pruebas
de control en la red, lo que conlleva a obtener mayores ahorros en costos.
Además LTE-A más allá de brindar una mejor experiencia para los usuarios, apoya el
despliegue e implementación de redes heterogéneas, donde nodos de baja potencia tales
como microceldas, picoceldas y femtoceldas están bajo disposición de las estaciones
macrocelulares de alta potencia.
Con el propósito de mejorar LTE Rel-8 y cumplir con los requerimientos de IMT-A; LTE-
A ha adoptado una serie de tecnologías avanzadas que cumplen con los distintos aspectos
establecidos. Estos avances se pueden resumir de la siguiente manera(Holma & Toskala,
2012):
Agregación de portadoras.
Mejoras en la tecnología de antenas MIMO.
Mejora la cobertura y capacidad de la red móvil.
Uso de backhaul inalámbrico.
Soporte de home eNodoB para pequeñas celdas.
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 38
Implementación de SON.
Soporte tanto redes homogéneas como redes heterogéneas.
Introduce mejoras en la coordinación de Interferencias interceldas, con mayores
avances en CoMP .
Con la agregación de portadoras, más de una componente portadora (CC) puede ser
asignada a un usuario específico, con el fin de aumentar el ancho de banda en el UL y en el
DL. Puede ser asignado para un usuario de 1 a 5 portadoras, por lo que el ancho de banda
puede ser hasta 100MHz, teniendo en cuenta que cada portadora usa un ancho de banda
escalable de hasta 20MHz, proporcionando además mayor flexibilidad en el espectro. La
asignación de portadoras puede ser asimétrica, es decir, hacer diferentes asignaciones en el
DL que para el UL, las asignaciones de portadoras para el UL nunca será mayor que para el
DL además las portadoras agregadas no tienen que ser del mismo tamaño, esto se muestra
en la Figura 2.3. Estas pueden clasificarse en contiguas, entre bandas no contiguas e inter
banda no contigua, todas en el dominio de la frecuencia. Solo pueden ser agregadas estos
tres tipos de portadoras en dependencia de la localización de la banda de frecuencia en el
espectro(Zhang & Zhou, 2013).
Figura 2.3 Esquema de agregación de portadoras según la 3GPP.Fuente:(“About 3GPP
Home,” 2016)
En comunicaciones inalámbricas, la existencia del desvanecimiento multitrayecto causado
por los diferentes entornos de transmisión afecta el rendimiento de todas las
comunicaciones inalámbricas. Para eficazmente resolver este problema los terminales
móviles deberían tener arreglos de antenas, sin embargo esto en muchos casos sería
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 39
impracticable, debido al tamaño físico de las antenas, el costo de fabricación y la
complejidad del hardware de los dispositivos móviles. Para ello se ha propuesto usar
técnicas de diversidad de espacio basada en la comunicación colaborativa. La colaboración
multipunto (CoMP, Coordinated Multi Point Operation) permite la transmisión y
recepción desde múltiples puntos de distribución de una manera coordinada. La razón
principal de introducir CoMP es para mejorar el rendimiento de la red fundamentalmente
en el borde de la celda. Basado en como la coordinación entre celdas comparten y trasmiten
los datos a los usuarios, la tecnología CoMP se divide en dos categorías. La primera de
ellas se nombra Procesamiento Unido, que a su vez se divide en Transmisión unida y
Selección Dinámica de la celda. La otra categoría se nombra Planificación
Coordinada(CS)/Modificación del patrón (Beamforming) Coordinado (CB). En la
transmisión unida, múltiples eNB envían datos simultáneamente a un solo UE utilizando la
misma frecuencia; por su parte en la Selección dinámica de celda, un eNB está
dinámicamente seleccionado para enviar datos a un UE. Por otra parte en CS y CB los
datos están disponibles en más de un punto de distribución y se transmiten solamente desde
un único punto de distribución en el momento, en este tipo de técnica, los puntos de
distribución están conectados entre sí con el fin de intercambiar información(Zhang &
Zhou, 2013).
Una de las técnicas cruciales para el desarrollo de la cuarta generación de sistemas móviles
ha sido los arreglos de antenas, entre ellas está el uso de múltiples entradas y múltiples
salidas (MIMO, Multiple Input Multiple Output). MIMO se utiliza para incrementar la
razón de bit con la transmisión y recepción de múltiples y diferentes flujos de datos a través
de múltiples antenas. MIMO proporciona diferentes flujos de datos con la misma
frecuencia y en el mismo tiempo, estos flujos son separados con diferentes señales de
referencia(Zhang & Zhou, 2013).
Después del procesamiento espacio-tiempo, el flujo de símbolos a ser transmitidos es
asignado hacia la antena transmisora y transmitido hacia el receptor a través del canal
inalámbrico. El nodo receptor detecta este flujo de datos de subcanales espaciales por su
correspondiente procesamiento MIMO. Esta tecnología de múltiples antenas incrementa
exponencialmente la capacidad del canal en comparación con un sistema de una sola antena
debido a la diversidad de espacio que ofrece, siendo además una de las tecnologías más
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 40
fuertes para soportar altas velocidades y altas capacidades en las nuevas generaciones de
sistemas móviles.
Las redes auto-organizadas se introducen como un concepto para la automatización de la
planificación, administración, configuración, optimización y reparación en redes móviles.
Las principales motivaciones detrás de estas técnicas son(Américas, 2011):
Los sistemas fijos no pueden adaptarse a la naturaleza caótica del sistema móvil,
debido a la movilidad de los usuarios y a las condiciones variables del canal
inalámbrico. Esto conduce a estar por encima o por debajo en la utilización de los
recursos inalámbricos bajo diferentes condiciones.
Con el crecimiento y escalabilidad de las redes móviles, los métodos de
optimización periódicos con el trabajo humano se vuelve ineficiente y propenso a
errores, por lo que métodos autónomos pueden ayudar a disminuir la mano de obra
humana y los gastos en operación.
Con la introducción del concepto de redes heterogéneas, con los métodos de gestión
tradicionales, sería imposible de gestionar los nodos de la red por su cantidad y
diversidad de características. Especialmente, configurar y optimizar pequeñas celdas
que no pueden ser gestionadas por el operador de red por su carácter privativo (solo
las operan los clientes).
En general una SON puede automáticamente extender, cambiar, configurar y optimizar su
topología, cobertura, capacidad, tamaño de la celda y canal asignado, basado en cambios de
localización, patrones de tráfico, interferencia y situación del entorno. SON ha sido
diseñado para automáticamente configurar y optimizar la red LTE por auto-configuración,
auto-optimización y auto-reparación (3GPP. TS 36.902, 2011).
Las funcionalidades de las redes auto-organizadas pueden encontrarse juntas o divididas y
localizarse en diferentes nodos. Estas redes organizadas automáticamente pueden estar
divididas en tres arquitecturas principales: SON Distribuido, SON Centralizado y SON
Híbrido(Alliance, 2012). Las soluciones de SON pueden dividirse en tres categorías
distintas: auto-configuración, auto-optimización y auto-reparación(Zhang & Zhou, 2013).
La optimización de la cobertura y capacidad se realiza a través de la toma de medidas de la
red mediante el uso de herramientas de planificación y modelos teóricos de propagación.
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 41
El uso de esos modelos y herramienta permiten que los nodos de la red puedan cambiar su
cobertura con el cambio de la potencia de transmisión o la configuración de las antenas,
mientras los nodos incrementan su cobertura tienen que tener también en cuenta su
capacidad y la interferencia con otras celdas vecinas.
Para la reducción de interferencia y además minimizar la intervención manual humana en
las tareas de optimización y administración de la red, SON se basa en la Coordinación de
Interferencia entre Celdas (ICIC) .La ICIC requiere que las celdas vecinas intercambien
información sobre la parte del ancho de banda que ellas están usando. Estas celdas vecinas
pueden coordinar que parte del ancho de banda están usando en cada celda y la potencia de
transmisión entre varios bloques de frecuencia. La interferencia entre celdas puede ser
reducida o evitada en ambos enlaces (DL y UL) por un uso coordinado de los recursos
disponibles en las celdas relacionadas que conduzcan a mejorar la relación señal a ruido y
el rendimiento correspondiente. Esta coordinación se realiza por la restricción y preferencia
para el uso de recursos en las diferentes celdas, esto puede ser logrado por medio de los
mecanismos ICIC(Rodríguez, 2013). Por otra parte la capacidad podría ser mejorada si se
desconecta aquellos HeNB por ejemplo, que no son necesarios para el tráfico en cierto
punto del tiempo cuando el usuario no está en casa. En este caso se espera que aumente la
capacidad y calidad en el servicio mediante la readecuación de interferencia.
El objetivo de ahorro de energía es reducir los costos operativos de los nodos mientras se
mantiene la calidad del servicio. Para ahorrar energía, algunas celdas se pueden
apagar durante condiciones de baja carga y de nuevo cuando se aumenta la carga en el
sistema. Además, el consumo de energía de un nodo se puede reducir con la disminución de
las portadoras activas fuera de las horas pico.
El propósito de la Optimización de la movilidad es proporcionar un mejor servicio a los
usuarios móviles. En el estado móvil, el usuario tiene que hacer el handover en modo
conectado y re-seleccionar la celda en modo inactivo después de entrar al área de cobertura
de una nueva celda. Mientras se hace el cambio de celda, el usuario puede encontrarse con
algunos problemas como caídas de llamadas, fallos de enlace de radio, handovers
innecesarios y re selección de celdas innecesarias. La optimización robusta de la movilidad
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 42
trata de minimizar este problema con el ajuste de los parámetros de configuración
requeridos
El objetivo del equilibrio de carga de la movilidad es dirigir el tráfico a los otros nodos
adecuados en condiciones de carga pesada o en el resultado de los factores como la calidad
de servicio o el consumo de energía.
2.3 Arquitectura de los sistemas LTE y LTE-A.
A diferencia de los sistemas antecesores, para simplificar la arquitectura del sistema, LTE
ha sido diseñado para ser una red completa de conmutación de paquetes basada en la
transmisión eficiente de paquetes IP. La Figura 2.3 ilustra la arquitectura completa del
sistema LTE y LTE-A. La arquitectura del sistema LTE consta de dos componentes
esenciales para su correcto funcionamiento: La Red de Radio Acceso Terrestre Universal
Evolucionada (E-UTRAN, Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) y el EPC.
La arquitectura del EPC también es llamado SAE (Service Architecture Evolution) y a la
combinación de E-UTRAN y EPC/SAE es llamada Sistema de Paquetes Evolucionado
(EPS, Evolved Packet System). Subsiguientemente se usa el término EPC/SAE y Núcleo de
Red (CN) como lo mismo(“About 3GPP Home,” 2016).
Figura 2.3 Arquitetura de los sistemas LTE y LTE-A. Fuente: (“About 3GPP
Home,” 2016)
La E-UTRAN es el primer punto de entrada para un UE hacia la red LTE. Los protocolos
E-UTRAN cubren el proceso de comunicación entre el UE y la red sobre el enlace
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 43
inalámbrico. Para LTE la E-UTRAN consta de un único elemento, el eNB que actúa de
interfaz con el terminal del usuario. Dentro de sus funciones están:
Ser responsable de la transmisión y recepción de las señales de radio desde y hacia
el UE.
Procesar la señal asociada a la transmisión y recepción de radio (encriptar y
desencriptar la información, comprimir y descomprimir los encabezados de los
paquetes en el UL y DL.
Incluir mecanismos de control de acceso al medio por el cual múltiples UE
comparten el canal inalámbrico.
Asegurar fiabilidad del nivel del enlace, segmentación y reagrupación de las
unidades de procesamiento de datos de capa superior.
Estas funcionalidades de la E-UTRAN son implementadas por los eNodoB. Algunas de las
funciones del eNodoB están relacionadas con el canal inalámbrico y sus propiedades. El
canal inalámbrico es limitado en banda y es un medio de difusión por radio. Las señales
transmitidas sobre el canal sufren atenuación en amplitud y fase y cunado múltiples UE
acceden a él simultáneamente se interfieren unos con otros, situación que es muy común en
las redes heterogéneas. (Acharya et al., 2014)
Las interfaces X2 y S1 están definidas para proporcionar comunicación entre dos entidades
diferentes en LTE. La anterior situación se observa en la Figura 2.4.
Figura 2.4 Interfaces X2 y S1.Fuente:(“About 3GPP Home,” 2016)
Una de las funcionalidades nuevas que introduce LTE en su arquitectura es la
interconexión entre eNodos B sin importar la clase de estación (macro, micro ,pico, femto).
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 44
Esto se hace posible mediante la interfaz X2 y puede así implementarse muchos de los
algoritmos avanzados de coordinación de interferencias. El estándar describe la interfaz X2
como una interfaz lógica de punto a punto entre dos eNodoB. Esta interfaz lógica es
implementada sobre una conexión física real entre dichas entidades, en implementaciones
prácticas el medio de conexión puede ser Fibra, Ethernet o inalámbrico. Es posible también
que no exista ninguna conexión física directa entre los eNodoB, pero los algoritmos de la
interfaz X2 todavía pueden tener en cuenta como los eNodoB son conectados mediante el
EPC (por ejemplo dos eNodoB pueden estar servidos por el mismo MME). Diferentes
medios llevaran a diferentes latencias y capacidades. Escoger el medio determinará el
rendimiento de los algoritmos implementados sobre X2, por ejemplo un algoritmo
dinámico de coordinación de interferencia que requiere un intercambio rápido de
información de interferencia entre los eNodoB no puede ser posible sobre un medio con
alta latencia. Siendo el medio uno de los más grandes desafíos para interconectar pequeñas
celdas que se encuentran en el despliegue de redes heterogéneas.(Acharya et al., 2014)
Por otra parte está la interfaz S1, es usada para interconectar los eNodoB al EPC (bien al
MME o al S-GW). La interfaz que conecta los eNodoBs con el S-GW(Serving Gateway) es
llamada S1-U y es usada para transferir datos del usuario y la interfaz que conecta los
eNodoB con el MME (Mobile Management Entity) es llamada S1-MME y es usada para
transferir información al plano de control, como por ejemplo información de soporte de
movilidad, gestión de los servicios de datos, servicios de ubicación y administración de red.
La idea anterior se muestra en las Figura 2.3 y Figura 2.4.
El EPC es la parte principal de la red LTE. Este es una evolución radical sobre anteriores
núcleos de red de los estándares de segunda y tercera generación de sistemas móviles. En
GSM por ejemplo el núcleo estaba basado en conmutación de circuitos, luego de la
aparición de GPRS, mientras los datos se transmitían en paquetes, la voz y los SMS seguían
siendo transmitidos por conmutación de circuitos, convirtiéndose esta en una red híbrida.
En 3G este concepto se mantuvo igual para el núcleo de la red. En LTE se simplificó la
red eliminando la conmutación de circuitos para convertirla en una red basada totalmente
en conmutación de paquetes IP. Las funciones principales del EPC son la gestión de la
movilidad, la gestión de la seguridad, la administración de las sesiones y el control de
políticas y cargas.
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 45
Dentro del núcleo de la red existen tres entidades básicas para soportar la movilidad, el
MME (Mobility Management Entity), el S-GW y el P-GW (PDN Gateway). Mientras el
MME se encarga de la señalización, el S-GW y el P-GW se emplean para los datos del
usuario.
El MME constituye una entidad del plano de control encargada únicamente de la
señalización por lo que por ella no transitan los paquetes con tráfico de datos de los
usuarios. Por la interfaz S3 y S4 se realiza el control de señalización para la movilidad con
redes 3GPP (2G, 3G) e interactúa con el HSS (Home Subscriber Server) responsable de
realizar el proceso de autenticación de los usuarios.
El núcleo de la red es interconectado con la red de acceso por radio mediante la interfaz
S1.Dicha interfaz consta del plano de control S1-mme entre el eNB y el MME y el plano de
usuario S1-u entre el eNB y el S-GW. La relación múltiple de esta interfaz S1 proporciona
redundancia y balance de cargas, permitiendo conectar cada eNB a varios MMEs y S-Gws.
El S-GW y el P-GW son entidades lógicas del plano de usuario, la unión entre ellas
conforman el llamado SAE Gateway, este sirve de interfaz entre la red de acceso y las
diferentes redes de paquetes. En la práctica y en dependencia de los escenarios desplegados
ambas puertas de enlace pueden implementarse como un único elemento de red. Dentro de
algunas de las funciones del S-GW están:
• Intervenir de forma activa en el proceso de movilidad cuando se produce
handover entre eNB.
• Involucrarse con el tráfico de usuario en caso de movilidad entre LTE y otras
tecnologías 3GPP.
• Encargarse de hacer una réplica de la información del tráfico de usuario.
Por otra parte el P-GW se considera el punto de entrada y salida del tráfico hacia y desde el
usuario, proporcionando conectividad hacia otras redes externas. Algunas de sus funciones
son:
• Realizar transferencias de las políticas de calidad de servicio y tiene en
cuenta la tarificación del tráfico de usuario.
CAPÍTULO 2.TECNOLOGÍAS EN EL USO DE REDES HETEROGÉNEAS. 46
• Facilita una movilidad transparente y continua en las sesiones de usuario
cuando este se desplaza entre redes de acceso tecnológicamente
heterogéneas.
La flexibilidad que ofrece la arquitectura del sistema LTE permite el empleo de un único
nodo para implementar el SGSN (Serving GPRS Support Node) y el MME, permitiendo
disponer de una red con un núcleo de paquetes común para múltiples tecnologías como
GSM, UMTS/HSPA y LTE/LTE-A.
2.4 Conclusiones del capítulo
LTE y LTE-A han sido las tecnologías de acceso por radio que más se han desarrollado y
optimizado para el trabajo en redes heterogéneas. Ambas tecnologías de banda ancha móvil
están diseñadas para la transmisión eficiente de paquetes a alta velocidad y de gran
capacidad. El uso de modulaciones altamente eficiente para el DL como para el UL permite
una comunicación robusta además de proporcionar un mayor rendimiento de los equipos
terminales. Son tecnologías que introducen nuevas funcionalidades y un mejorado diseño
en la arquitectura de la red móvil, soportando también compatibilidad con anteriores
generaciones. Esto simplifica y economiza su despliegue y más aún dentro de HetNets. Las
estrategias que serán analizados en el capítulo III son sobre la base de estas tecnologías
debido a las superioridades técnicas sobre sistemas anteriores y a las ventajas antes
mencionadas, muy utilizadas sobre el despliegue de HetNets. La anterior aseveración no
quiere decir que no sea oportuno o beneficioso utilizar tecnologías de radio como GSM y
UMTS como parte el despliegue de HetNets y que sigan constituyendo alternativas
factibles para las dichas redes.
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 47
CAPÍTULO 3. ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y
ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE DE LAS REDES
HETEROGÉNEAS.
En este capítulo se analizarán algunas soluciones para los diferentes escenarios de
implementación de las redes heterogéneas, con el fin de resolver los diferentes desafíos que
se desprenden al desplegar dichas redes. Se enfoca principalmente en las soluciones para el
backhaul de la red y en la coordinación entre diferentes estaciones bases sin distinguir en
alcance y potencia. Además, se proponen algunas estrategias encaminadas a simplificar la
complejidad de las HetNets y hacer un uso eficiente de los recursos para expandir la
cobertura y la capacidad de la red móvil.
3.1 Desafíos en el backhaul para HetNets
Como se ha visto las pequeñas celdas complementan las estaciones macro para ayudar a
cumplir con la creciente demanda de ancho de banda móvil dentro de la formación de una
red heterogénea. Sin embargo, por su carácter heterogéneo y complejo dicha red necesita
superar dos desafíos claves como los son en el backhaul y en la coordinación entre las
diferentes y diversas estaciones.
En la figura 3.1 se muestra la arquitectura clásica de una red heterogénea donde se destaca
principalmente la red de transporte que incluye el backhaul móvil y el enlace a la red
externa.
El backhaul constituye el elemento que más dificultades exhibe en el despliegue de redes
heterogéneas y por tanto es donde radican los mayores problemas. Su comportamiento
afecta el rendimiento de las redes de acceso por radio. Se requieren un backhaul de alto
rendimiento y baja latencia. La selección del mismo debe estar basada en el tipo de pequeña
celda para que sea efectivo en cuanto a costos.
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 48
Las redes con un gran número de pequeñas celdas requieren soluciones en el backhaul que
puedan hacer una selección del medio de transmisión, que incluye, fibra óptica, líneas de
cobre y conectividad inalámbrica, lo que significa un problema para los operadores que
desean utilizar los recursos de la infraestructura existente que no necesariamente son los
que necesita el sitio y que resulta en una inversión en una red de mayores rendimientos,
afectando así el costo de instalación y el tiempo a invertir.
Figura 3.1 Arquitectura clásica de una red heterogénea que incluye el backhaul de la red
móvil.Fuente:(Alliance, 2012)
Las soluciones para el backhaul en redes heterogéneas principalmente, se divide en dos
grupos: soluciones cableadas y soluciones inalámbricas. Es muy común utilizar dentro de
una red heterogénea una solución híbrida que incluya usar la cableada para interconectar las
estaciones hacia el núcleo de red y la solución inalámbrica para interconectar las estaciones
macro con las pequeñas celdas, como se observa en la Figura 3.1, esta última en caso de
que la solución cableada no llegue hasta las pequeñas celdas siendo alto además el costo
de instalación de un nuevo cableado(Alliance, 2012).
La conectividad entre las pequeñas celdas y las macroceldas están basadas en topologías
punto a punto (P2P) y punto a multipunto (P2MP) independientemente de la conexión
utilizada ya sea inalámbrica o cableada, como se observa en la figura 3.2.
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 49
Figura 3.2 Tipo de conectividad entre estaciones.
Ambos tipos de conectividad pueden ser establecidos directamente entre las estaciones,
pero ya para HetNets como el número de sitios se incrementa es necesario el uso de puntos
de agregación para interconectar las estaciones base. Los puntos de agregación se utilizan
para limitar el número de interfaces lógicas S1 que llegan al núcleo de la red móvil.
3.1.1 Implementacion de soluciones cableadas para backhaul en HetNets.
Dentro de las soluciones cableadas se tienen dos medios de conectividad que incluyen el
cobre y la fibra óptica. Esto se muestra en la Figura 3.2.
Figura 3.2 Solución cableada para el backhaul móvil. Fuente: (Alliance, 2012)
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 50
3.1.1.1 Conectividad por cobre
El tipo de conexión por cobre se puede basar en la familia de tecnologías xDSL (Digital
Subscriber Line). Sin embargo, como en este documento se tratan soluciones sobre la base
de LTE y LTE-A, teniendo en cuenta que las velocidades de datos de ambas tecnologías
superan los 100Mbps, solo se puede usar eficientemente la tecnología Línea de abonado
digital de muy alta tasa de transferencia (VDSL2, Very high speed digital subscriber line 2),
que aprovecha la infraestructura telefónica del par trenzado de cobre, para el bakhaul de
pequeñas celdas.VDSL2 se rige bajo el estándar G.993.2 de la UIT-T. Según el estándar el
uso de la tecnología VDSL2 se limita a la distancia de instalación de hasta 1km
aproximadamente obteniendo una velocidad de transmisión límite de 100Mbps(“ITU-T
G.993.2,” 2015).
3.1.1.2 Conectividad por fibra
Otra de las soluciones cableadas es el uso de la fibra óptica. La solución con fibra óptica es
usada en enlaces de alta capacidad punto a punto y punto a multipunto Prácticamente
cualquier capacidad puede ser lograda con esta solución logrando además baja latencia.
Las soluciones con fibra óptica para el backhaul puede estar basada en novedoso
estándares de redes ópticas pasivas (PON, Passive Optical Networking): como lo es Gigabit
sobre PON (GPON) y Ethernet sobre PON La tabla 3.1 muestra las características
principales de estas soluciones sobre fibra(Forum, 2013).
Tabla 3.1 Características técnicas de GPON y EPON
Aspectos EPON GPON
Estándares IEEE 802.3ah ITU-T G.984
Servicios Ethernet y TDM ATM, Ethernet y TDM
Alcance Hasta 20km Hasta 60 Km
Capacidad DL:1Gbps
UL: 1Gbps
DL:1.244Gbps,2.488Gbps
UL:155Mbps,622Mbps,1.2Gbps,2.4Gbps
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 51
GPON de este modo, no sólo ofrece mayor ancho de banda que EPON, es además mucho
más eficiente y permite a los operadores continuar ofreciendo sus servicios tradicionales
(voz basada en TDM) sin tener que cambiar los equipos ya instalados.
Las soluciones en el backhaul cableado han jugado un papel clave en el backahul móvil en
los últimos años debido a su alta fiabilidad, altas velocidades de datos y alta disponibilidad.
Sin embargo, no siempre es factible, económico o viable el uso de soluciones cableadas,
por ello se han desarrollado soluciones inalámbricas capaces de mantener alta
disponibilidad, de rápida instalación, alta capacidad y de bajo costo en dependencia del
escenario de implementación.
3.1.2 Implementacion de soluciónes inalambrica para backhaul en HetNets.
Diferentes soluciones inalámbricas se han propuesto para el backhaul de pequeñas celdas.
Estas soluciones se pueden agrupar en una amplia gama de categorías con características
muy similares, que son, en cierta medida utilizadas según el ambiente de propagación ya
sea entre la pequeña celda y la estación macrocelular o entre pequeñas celdas. Estas,
incluyen frecuencias de portadoras desde 600MHz hasta 80GHz, propagación con línea de
vista directa (LOS, line of sight) o sin línea de visión directa (NLOS, non line of sight) y
topologías de red con conectividad P2P y P2M. Esto se muestra en la Tabla 3.2(Forum,
2013).
Tabla 3.2 Categorías de soluciones para el backhaul inalámbrico.
Categorías Portadora LOS/NLOS Conectividad
Onda milimétrica(70-
80GHz)
70-80GHz LOS P2P
Onda milimétrica 60GHz 56-64GHz LOS P2P
Microondas (6-60GHz) 6-56GHz LOS P2P/P2MP
Sub-6GHZ 800MHz-6GHz NLOS/LOS P2P/P2MP
Originalmente el backhaul inalámbrico estaba diseñado para una comunicación con LOS
entre las estaciones base. En entornos urbanos y centros de ciudades, los caminos de
propagación entre pequeñas celdas y las estaciones macrocelulares están expuestos a
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 52
obstrucciones por edificios, señales de tránsito y otros objetos, por lo que encontrar en
muchas ocasiones una línea de vista directa limpia de obstáculos es muy difícil. Por ello se
optó por la solución NLOS, la cual se basa en efectos de la señal electromagnética como
son la difracción, la reflexión y la penetración, como se observa en la Figura 3.3
Figura 3.3 Despliegue de las soluciones de propagación para el backhaul inalámbrico.
La frecuencia de portadora utilizada por una solución inalámbrica dictamina en gran
medida las características de la siguiente forma:
A bajas frecuencias, las obstrucciones del enlace son más pequeñas en comparación con la
longitud de onda, dando una mejor penetración o por medio de la difracción alrededor de
dichos obstáculos. En términos del backhaul, los sistemas que utilizan soportes por debajo
de los 6GHz pueden soportar propagación NLOS. Por encima de los 6Ghz, las pérdidas
tienden a ser demasiado alta por lo que se utiliza únicamente propagación con LOS. Es
importante resaltar que a frecuencias cercanas a los 60Ghz la absorción de oxígeno en la
atmósfera se vuelve significativa para el enlace, pues las altas perdidas de propagación aquí
se pueden aprovechar para reducir la interferencia(Forum, 2013).
Los sistemas de propagación NLOS generalmente tienen las siguientes características:
Frecuencia de portadoras por debajo de los 6GHz
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 53
Antenas omnidireccionales de baja ganancia y ancho del haz más ancho (la
señal llega sobre diferentes ángulos, esto no es evidente en el momento de su
implementación y puede variar con el tiempo)
Como las antenas son omnidireccionales, no se necesita alinearlas.
Soporta una rápida adaptación del enlace para hacerle frente al cambio de canal.
Esto además de ser relevante para las comunicaciones móviles se aplica a los
enlaces fijos extremos debido al movimiento de los objetos que causan
multitrayecto en el canal.
MIMO de 2x2, 4x4 y 8x8.
Como el ancho de banda es limitado debido a las bajas frecuencias tiene baja
reutilización. Utiliza un sofisticado sistema para la coordinación de
interferencias entre celdas.
Mientras que los sistemas de propagación LOS tienen las siguientes características:
Frecuencias de portadora más altas, en las regiones de ondas milimétricas y
microondas.
Antenas de mayor ganancia con haces estrechos que deben estar alineados a lo largo
de la línea de visión.
La modulación adaptativa del enlace permite compensar las pérdidas por
propagación debido desvanecimientos y atenuación por lluvia.
Diversidad como forma de cancelar la interferencia.
Usa mayor reutilización debido al gran ancho de banda que se tienen a altas
frecuencias pudiendo funcionar con altas relación señal a interferencia.
Como se muestra en la Tabla 3.2, el uso de backhaul inalámbrico entra dentro de algunas
categorías cubriendo las bandas desde 600Mhz hasta 80GHz.
Las ondas milimétricas se ven afectadas por la atenuación atmosférica en un grado mayor
que las frecuencias bajas. La atenuación de la señal de radiofrecuencia a 60GHz es causada
principalmente por el oxígeno, mientras que en la banda de 70-80GHz la atenuación es
causada principalmente por moléculas de agua en el vapor de aire. Como resultado, la
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 54
frecuencia de 60GHz es fuertemente atenuada, debido a esto el alcance máximo práctico es
de alrededor de 1Km. Por otro lado, la banda de 70 a 80GHz está más propensa a ser
afectado por fuertes lluvias, lo que equivales normalmente a una distancia de unos pocos
kilómetros dependiendo de la región de lluvia y el factor de disponibilidad del enlace
deseado. En la Tabla 3.3 se recogen algunas características en cuanto a cobertura y
capacidad(Coldrey & Engstrom, 2014).
Debido a la densificación de estaciones macro y pequeñas celdas en redes heterogéneas, las
cercanías entre dichas estaciones se acortan, por lo que permiten utilizar las bandas
milimétricas en enlaces de alta capacidad a cortas distancias, como por ejemplo entre
pequeñas celdas con LOS.
La banda de microondas comprendida de 6 a 60GHz también ha sido muy utilizada en el
backhaul inalámbrico. Es una de las tecnologías inalámbricas que más se han usado durante
décadas para proporcionar alta capacidad en los enlaces de comunicación. Esta tecnología
es ideal para enlaces P2P de alta capacidad entre las estaciones macrocelulares y en
ocasiones entre la estación macro y las pequeñas celdas. Las características principales de
esta banda se muestran en la Tabla 3.3(Coldrey & Engstrom, 2014).
Por otra parte, también se ha extendido el uso de la banda de frecuencias inferiores a
6GHz, la misma se ha utilizado principalmente para servicios de acceso inalámbrico para
operar NLOS. Las características típicas de esta banda hacen que sea muy adecuada para el
backlhaul de pequeñas celdas desplegadas en lugares donde se requieren alta capacidad y
conectividad NLOS. Como muestra la tabla 3.3
Algunas de las frecuencias inferiores a 6GHz son comúnmente asignadas para
comunicaciones móviles de los UE con las estaciones bases, por lo que la banda está
limitada en frecuencia para el backhaul de pequeñas celdas. Sin embargo, algunas
frecuencias están infrautilizadas, incluyendo los rangos de frecuencia por encima de los
3GHz, el cual, debido a las pérdidas de propagación a distancia no son óptimas para
proporcionar conectividad móvil a los teléfonos. Estas asignaciones de espectro son ideales
para aplicaciones de backhaul celular ya sea con LOS como con NLOS.
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 55
Tabla 3.3 Características de las soluciones para el backhaul inalámbrico
Aspectos Milimétricas
(60,70-80GHz)
Microondas
6-60GHz
Sub-6GHz
Capacidad 100Mbps-1Gbps (60Ghz)
Multi-Gbps(70-80GHz)
1Gbps a 28MHz 170Mbps con 20MHz de
ancho de banda
Cobertura <1Km a 60Ghz
Hasta 3Km a 70-80GHz
2-4Km para una
frecuencia entre
30-42GHz
1.5Km-2.5Km para una
frecuencia de
3.5GHz(áreas urbanas)
10Km a una frecuencia
de 3.5GHz(áreas rurales)
3.2 Desafíos en la Coordinación para HetNets.
Existen numerosas técnicas para ayudar al aumento de la capacidad en HetNets pero con el
resultado de un aumento considerable de la complejidad de la red lo que implica un
incremento y complejidad de gestión de las funciones de coordinación entre los nodos de la
red.
La coordinación entre las pequeñas celdas y la red macro en HetNets se logra mediante una
gestión de tráfico común a través de tecnologías, frecuencias y locaciones. Lo anterior
implica, habilitar un monitoreo continuo del comportamiento del usuario a través de las
tecnologías y coordinar decisiones basadas en la carga de la red o la priorización de
servicio.
La coordinación entre las celdas macro y las pequeñas puede reducir también el número de
pequeñas celdas requeridas. Un gran número de celdas crea una nueva complicación para
los móviles para detectar la mejor celda para asociarse.
Desde la perspectiva de la red de radio la complejidad de las HetNets compuestas de varios
niveles y tecnologías puede, con facilidad, pasar a ser incontrolable a menos que sea
cuidadosamente diseñada. La cantidad de relaciones de vecindades en una red de diferentes
tamaños de celdas puede incrementarse sustancialmente y la gestión manual de la identidad
de la celda y su lista de vecindades se convierte en una labor intensiva y costosa. La
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 56
necesidad de moverse inapreciablemente desde una tecnología de acceso a otra para
mantener un máximo de cobertura y utilización de los recursos exige una interrelación de
trabajo efectiva entre celdas macro y pequeñas celdas al igual que entre tecnologías de
acceso de radio.
En las redes heterogéneas la coordinación entre la macro celda y la pequeña celda tiene un
impacto muy positivo en el comportamiento de la red de radio. La coordinación reduce el
número de pequeñas celdas requeridas entre un 50% y un 70% e incrementa la razón de bit
del usuario en dispositivos limitados por potencia de transmisión e interferencia en un
factor de dos a diez(Zurbano, 2016).
Hasta aquí se puede decir que otro de los aspectos más importante y complejo para la
correcta operación de las HetNets es la coordinación. Por esta razón, los operadores
trabajan para gestionar las funciones de coordinación en las formas más eficientes posibles
y menos complejas. Esto se ha logrado separando los datos, las funciones de control y las
aplicaciones moviéndolas desde un hardware especializado hacia una infraestructura
estándar de centro de datos, lo que se denomina Virtualización de las Funciones de Red
(NFV).
Las soluciones iniciales para el incremento de la capacidad de las redes móviles, se han
basado fundamentalmente en la introducción de pequeñas celdas como una tecnología
complementaria a las estaciones macrocelulares tradicionales, llegando a formar lo que ya
se ha mencionado en el primer capítulo como una red heterogénea. Sin embargo, el costo
de construir, operar y mejorar la Red de Radio Acceso o RAN en tal heterogeneidad es
cada vez más caro y difícil de manejar.
3.3 Estrategias que se han de trazar para lograr el despliegue de HetNets para
expandir la cobertura y la capacidad de las redes móviles.
En aras de disminuir el costo de construcción, realizar una operación más eficiente y lograr
el mejoramiento de la Red de Radio Acceso o RAN en entornos heterogéneos se plantean
un conjunto de estrategias. Las mismas también tienen como objetivo lograr un aumento en
la cobertura y un aumento de la capacidad en las redes móviles existentes. Las siguientes
estrategias se basan en el concepto de Red de Acceso en la nube o concentrada,
denominada C-RAN. La arquitectura de red ha evolucionado para centralizar, concentrar y
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 57
virtualizar algunas funciones que anteriormente estaban distribuidas, mientras que otras
funciones que anteriormente estaban centralizadas se trasladan a una localización más
próxima a la frontera de la red.
La arquitectura C-RAN no es más que una nueva distribución de los nodos de la RAN y
puede ser de dos tipos fundamentales: Completamente Centralizada y Parcialmente
Centralizada tal como muestran en las Figuras 3.4 y 3.5(ALLIANCE, 2013).
Ambas arquitecturas están compuestas de tres partes. La primera compuesta por las
unidades de radio remotas, referidas como RRH o RRU y donde están las funciones de
radio conjuntamente con las antenas. La segunda, una red de transporte de gran ancho de
banda y baja latencia (por lo general óptica) que unirá la colección de unidades de banda
base (BBU) con los RRH. Por último, se encuentra la BBU donde radican las funciones de
banda base de la capa L1 y aquellas pertenecientes a la las capas L2 y L3 de la BTS la que
está compuesta sobre la base de procesadores programables y tecnología de virtualización
en tiempo real.
En la arquitectura completamente centralizada las capas L1 (o banda base), L2 y L3 de las
funciones de la BTS están localizadas en la BBU. Esta arquitectura tiene la ventaja de una
fácil actualización y expansión de la capacidad de la red y posee una mejor capacidad para
soportar operación con múltiples estándares y distribución de recursos, además, es más
conveniente para soportar las técnicas de procesamiento de señal en múltiples celdas
cooperativas (CoMP). Su desventaja radica en el gran ancho de banda requerido por la
BBU.
En la arquitectura parcialmente centralizada los RRH van a integrar no solamente las
funciones de radio sino también las de banda base, mientras que las restantes se localizan
en la BBU. La ventaja de esta arquitectura es que requiere mucho menos ancho de banda de
transmisión entre BBU y RRH. Su desventaja radica tener menos flexibilidad para
actualizaciones y menos conveniente en el caso de celda colaborativas al estar el
procesamiento de banda base integrado con el RRH.
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 58
Figura 3.4 Arquitectura C-RAN Completamente centralizada. Fuente:(Radisys, 2015)
Figura 2.5 Arquitectura C-RAN Parcialmente centralizada. Fuente:(Radisys, 2015)
3.3.1 Casos de uso para el despliegue de C-RAN.
Existen varios enfoques de cómo desplegar C-RAN como estrategia dentro de redes
heterogéneas para obtener una mayor cobertura y capacidad en las redes móviles. A
continuación se muestran dos de estos enfoques por ser los más
representativos(ALLIANCE, 2013):
Desplegar C-RAN a pequeña escala usando el mismo sitio de la tecnología anterior.
Desplegar C-RAN para dar cobertura en interiores.
En muchas ocasiones se puede aprovechar el sitio existente para concentrar la RAN con
nuevas tecnologías sin necesidad de invertir y tener que negociar nuevos sitios. Bajo esta
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 59
situación, puede introducirse una nueva arquitectura C-RAN a pequeña escala para
suministrar suficiente capacidad de red para hacerle frente a la creciente demanda de datos
en una era de internet móvil. Este método parte de la ya desplegada estación macrocelular
tradicional distribuida en tres sectores, al que se le agregan nodos de baja potencia que son
conectados con fibra (en dependencia del entorno) a la BBU.
El segundo paso consiste en hacer un escenario de división celular, aquí la celda de la
estación macro es subdividida en varias celdas pequeñas, mediante la adicción de nuevas
BBU y la reducción del radio de cobertura de la celda vieja. Estas nuevas BBU son
concentradas o montadas en la nube. Luego el tercer paso consiste en crear un escenario de
superposición al introducir una nueva banda de frecuencia o un nuevo estándar de radio
para proporcionar gran capacidad a la red. Los tres pasos anteriores pueden ser combinados
entre sí en las que HetNets, la subdivisión y superposición de celdas puede ser unidas para
formar un cuarto paso más eficiente y con mayor cobertura y capacidad en la red(Alliance,
2015). Estos cuatro pasos se observan en la Figura 3.6
Figura 3.6 Despliegue de C-RAN usando el sitio existente. Fuente:(Alliance, 2015)
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 60
Desplegar C-RAN para dar cobertura en interiores consiste en desplegar una serie de
pequeñas celdas por todo el escenario. Típicamente los escenarios en este tipo de entrono se
asumen como pisos del edificio (hospitales, hoteles) con pequeñas celdas y luego
conectadas con fibra a las BBU concentradas en la nube, en la mayoría de los casos se
cuenta con fibra óptica en estos lugares. Los beneficios de C-RAN pueden ser introducidos
para dar cobertura en interiores, por ejemplo gracias a los recursos compartidos entre las
RU distribuidas en el edificio mediante las BBU en la nube, algoritmos de radio
cooperación pueden ser implementados para reducir interferencia entre las celdas y mejorar
la capacidad total en interiores(Alliance, 2015). Esta arquitectura se observa en la Figura
3.7.
Figura 3.7. Despliegue de C-RAN para brindar cobertura en interiores. Fuente:(Alliance,
2015)
Para las dos arquitecturas planteadas, las ventajas de la Distribución C-RAN se listan
Infraestructura eficiente en cuanto a energía
Costo reducido en CAPEX y OPEX.
Mejora de la capacidad.
Adaptabilidad ante tráfico no uniforme
Descarga de tráfico de Internet Inteligente
Alta eficiencia espectral
Basada en plataformas abiertas.
Soporta múltiples estándares
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 61
Evolución homogénea
Brinda una plataforma para ingresos adicionales mediante generación de servicios.
3.3.2 Virtualización
La Virtualización de las Funciones de Red (NFV) está encaminada a transformar el modo
en que los operadores de red diseñan la arquitectura de la misma mediante la evolución del
estándar de las Tecnologías de la Información (IT) sobre la tecnología de virtualización
para consolidar muchos tipos de equipos de red sobre servidores estándar industriales de
gran volumen, conmutadores y dispositivos de almacenaje, los cuales podrían esta
localizados en una variedad de Puntos de Presencia en una Infraestructura NFV (NFVI-
PoP), incluyendo centros de datos, nodos de red y en la premisas del usuario final.
Nueve casos de redes virtualizadas han sido definidos por ETSI. De ellos solo dos se
ajustan a implementación en redes HetNets y son la virtualización del Núcleo de Red Móvil
y la virtualización de la Estación Base Móvil o también Red de Acceso de Radio
(RAN)(Forum, 2015b).
La virtualización se puede llevar a cabo en forma parcial virtualizando sólo algunas
funciones de todas las posibles. En la actualidad la virtualización del núcleo de red está
dirigida solamente al núcleo EPC del sistema LTE y las funciones de red adjuntas como
son: MME, S/P-GW, PCRF, etc. También a las Funciones de Red para interoperación entre
3G y EPC como son: SGSN y GGSN y a las Funciones de Red de IMS.
Un núcleo de red con funciones de red virtualizadas puede coexistir con otro con funciones
de red no virtualizadas. La virtualización del núcleo de red permite que determinadas
funciones de este puedan ser movidas hacia otros nodos de la red móvil.
En el caso de virtualización del Núcleo de la Red Móvil las ventajas que se obtienen son:
Reducción del TCO
Mejora de la eficiencia en el uso de la Red debido a la flexibilidad de asignación de
diferentes Funciones de Red.
Disponibilidad de servicios y resiliencias superiores bridadas a los usuarios
mediante reconfiguración dinámica de la red, que es un rasgo inherente a la
tecnología de virtualización.
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 62
Elasticidad, lo que significa que la capacidad dedicada a cada función de red puede
ser dinámicamente modificada de acuerdo a la carga actual de la red.
Reconfiguración Topológica, la topología de la red puede ser reconfigurada
dinámicamente para optimizar su rendimiento.
La virtualización de la estación base móvil lleva la virtualización hasta al menos una
parte de los nodos de la RAN sobre servidores estándar, conmutadores y almacenadores.
Esto proporciona ventajas en cuanto a espacio ocupado y al consumo de energía debido a la
asignación dinámica de recursos y el balance de la carga de tráfico y a una mejor gestión y
operación.
Lo que se desea es que las redes móviles con múltiples nodos de RAN, provenientes de
múltiples suministradores y que usualmente operan con diferentes sistemas de red móvil
(3G, LTE) en una misma área puedan ser consolidados dentro de una estación base física
mediante tecnologías de virtualización.
En la arquitectura tradicional, si el sistema está diseñado para satisfacer la carga pico, lo
que es usual, la utilización de la RAN estará por debajo de su máxima capacidad y por
tanto, la carga promedio será aún más baja pero los recursos de cada RAN no pueden ser
compartidos con otras.
La virtualización de Radio bases requiere procesamiento de la banda base de radio
utilizando las tecnologías de virtualización en IT, tales como procesadores de propósitos
generales de alto rendimiento y procesamiento en tiempo real de virtualización para
garantizar la capacidad de procesamiento de señal requerida. Por otro lado, la virtualización
de estación base para C-RAN requiere la construcción de los recursos de procesamiento o
sea, el conjunto de BBU para la agregación de recursos dentro del entorno virtualmente
centralizado tal como un centro de datos o infraestructura de nube.
Los objetivos se plantean para LTE, pero son aplicables indistintamente a 2G y 3G. Los
objetivos principales son(Forum, 2015a):
Para los nodos de RAN tradicionales tales como eNodo B, HeNodoB, femto celdas
y pico celdas, el objetivo de virtualización recae sobre MAC, RLC, PDCP, RRC,
CoMP y unidad de procesamiento de banda base de radio.
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 63
Para C-RAN, se consideran todas las funciones en la BBU, arriba descritas, junto
con las funciones de conmutación y balance de carga.
Mediante la virtualización de la Estación Base es posible compartir los recursos entre
diferentes sistemas mediante asignación dinámica con la consiguiente reducción del
consumo de potencia. La posibilidad de virtualización de la estación base permite modificar
la arquitectura típica de la RAN al caso denominado RAN Centralizada (C-RAN) lo que
permite aprovechar más eficientemente la utilización de recursos entre diferentes estaciones
base físicas.
En la arquitectura típica de estaciones base distribuidas los elementos que la constituye son
la unidad de Banda Base (BBU) alojada en un bastidor y la unidad de radio remota,
denominada RRU que se encuentra ubicada en la base de la torre o en lo alto de esta. La
conexión entre ambos módulos se realiza mediante fibra óptica a través de la Interfaz de
Radio Pública Común (CPRI, Common Public Radio Interface). La centralización de la
RAN mueve la BBU a una locación centralizada donde comparte el espacio con otras
unidades de banda base.
Existen tres formas de virtualizar en una solución C-RAN basado en plataformas 3GPP:
virtualización del hardware, virtualización de la red y virtualización de las
aplicaciones(Forum, 2015).
Virtualización del hardware, consiste en virtualizar una parte del hardware de la
RAN usando un hipervisor para crear y gestionar una capa RAN virtual. Un
hipervisor por definición permite que varios sistemas operativos funcionen de forma
concurrente en un equipo servidor. El alcance de este tipo de virtualización es
permitir el máximo de utilización del hardware, permitir conmutar en caso de fallos
y poder gestionar la infraestructura C-RAN desde una interfaz automática
programable (API) unificada.
La virtualización de la red, elementos de red tales como enrutador, conmutadores,
elementos de almacenamiento y elementos de transporte se abstraen y se combinan
para ser administrados por un sistema operativo de red. Estos elementos de red
virtuales pueden ser asignado y administrados por API unificadas que permiten fácil
implementación de políticas de control de red.
CAPÍTULO 3.ANÁLISIS DE POSIBLES SOLUCIONES Y ESTRATEGIAS PARA EL DESPLIEGUE
DE LAS REDES HETEROGÉNEAS. 64
La virtualización de las aplicaciones esta también dentro de la RAN. Pude ser una
característica útil cuando se necesitan entornos en tiempo de ejecución. Cuando se
virtualizan las aplicaciones trae como ventaja ejecutar las aplicaciones dentro de la
C-RAN sin necesidad de reescribir el software.
3.4 Conclusiones del capítulo.
Las posibles soluciones están dirigidas a resolver desafíos que traen consigo el despliegue
de las redes heterogéneas. Son soluciones que se analizan de forma general, pues dependen
del entorno de despliegue de dichas redes ya que cada entorno puede tener diferentes
características propias del mismo. Por otra parte, las estrategias analizadas son con el
objetivo de simplificar la complejidad y reducir el costo de la RAN en las redes
heterogéneas. Con ellas se hace un uso eficiente de los recursos que se disponen para
expandir la cobertura y capacidad de la red móvil.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 65
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
En el presente proyecto se logró realizar un estudio sobre el uso de las redes heterogéneas
para expandir la cobertura y capacidad de las redes móviles, enfocados principalmente en
las pequeñas celdas como complemento a las estaciones macro celulares, a las tecnologías
de acceso por radio como LTE y LTE-A y en las soluciones a los problemas que acarrea el
despliegue de las redes heterogéneas. De esta forma se ha logrado la conformación de un
documento integrador para la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Central
¨Marta Abreu¨ de Las Villas, con la orientación del personal de ETECSA.
Teniendo en cuenta todo el desarrollo de la tesis se puede arribar a las siguientes
conclusiones:
La revisión y clasificación minuciosa de la bibliografía existente, sobre temas
relacionados con el uso de las redes heterogéneas, permitió la confección de un
informe basado en literaturas con alto nivel de confiabilidad, prestigio y actualidad.
La estructuración asequible del informe facilita la comprensión y búsqueda de
información, sobre el uso de las redes heterogéneas para expandir la cobertura y
capacidad de las redes móviles, de todo aquel que se inicie en el tema.
La valoración de tecnologías de acceso como LTE y LTE-A, permitió seleccionarlas
como parte fundamental de las redes heterogéneas porque son las que más se han
desarrollado para este tipo de redes, las más difundidas en la bibliografía y con las
que mejores desempeños se obtienen en el despliegue de HetNets.
El análisis de las posibles soluciones y estrategias para el despliegue de las redes
heterogéneas no se realiza sobre una arquitectura rígida de red, es decir que siempre
las arquitecturas propuestas tienen que hacer un análisis de las características del
entorno a aplicar.
El documento confeccionado incluye información que proviene de fuentes
bibliográficas altamente confiables y actuales, y se estructura de manera elemental,
para facilitar la búsqueda de información y la comprensión.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 66
Recomendaciones
Considerando los resultados obtenidos con la conformación de este documento integrador,
se recomiendan los siguientes aspectos:
El aprovechamiento del aporte académico del documento con la inclusión en el plan
de estudio de la carrera Telecomunicaciones y Electrónica, como parte de la
asignatura Comunicaciones Móviles; y con su utilización en cursos de capacitación
del personal de ETECSA o en cursos de postgrados.
El diseño e implementación de una interfaz web que agrupe la presente tesis y otras
realizadas en la facultad que guarden relación con las Redes Heterogéneas, y
permita el acceso a los documentos que se especifican en el acápite Referencias
Bibliográficas, para facilitar la búsqueda de información de todo aquel que pudiera
interesarle.
La profundización sobre las pequeñas celdas como parte fundamental de las redes
heterogéneas, por su valor investigativo.
La realización de estudios posteriores acerca de otros aspectos esenciales de la
tecnología de Redes Heterogéneas.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 67
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
3GPP. TS 36.300. (2014). Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-
UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-
UTRAN); Overall description, v11.9.0.
3GPP. TS 36.902. (2011). Self-configuring and self-optimizing network
(SON) use cases and solutions, v9.3.1(May).
3GPP. TS 36.913. (2012). Requirements for further advancements for Evolved
Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) (LTE-Advanced),
11.0.0(November), 0–16.
About 3GPP Home. (2016). Retrieved from http://www.3gpp.org/about-
3gpp/about-3gpp
Acharya, J., Gao, L., & Gaur, S. (2014). Heterogeneous networks in lte-
advanced.
Alliance, N. (2012). Small Cell Backhaul Requirements next generation
mobile networks.
ALLIANCE, N. (2013). S UGGESTIONS ON P OTENTIAL S OLUTIONS
TO C-RAN BY NGMN, 4.0.
Alliance, N. (2015). A Deliverable by the NGMN Alliance FURTHER
STUDY ON CRITICAL C-RAN TECHNOLOGIES next generation
mobile networks F URTHER STUDY ON CRITICAL C-RAN
TECHNOLOGIES, 1.0.
Americas, 4G. (2011). Self-Optimizing Networks: The Benefits of SON in
LTE, (july), 1–69. Retrieved from
http://www.4gamericas.org/documents/Self-Optimizing%20Networks-
Benefits of SON in LTE
Cisco. (2016). Cisco Visual Networking Index : Global Mobile Data Traffic
Forecast Update , 2015 – 2020.
Coldrey, M., & Engstrom, U. (2014). Wireless backhaul in future
heterogeneous networks. Ericsson Review.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 68
ERICSSON. (2015). Mobility Report, (November).
Forum, S. C. (2013). Backhaul technologies for small cells Use cases,
requirements and solutions, (February).
Forum, S. C. (2015a). Virtualization for Small Cells: Overview, 5.1(June).
Forum, S. C. (2015b). Virtualization in small cell networks, (March).
Ghosh, A., & Ratasuk, R. (2011). Essentials of LTE and LTE-A.
Holma, H., & Toskala, A. (2012). LTE-ADVANCED 3GPP Solution For IMT-
Advanced. John Wiley.
Hu, R., & Qian, Y. (2013). HETEROGENEOUS CELLULAR NETWORKS
HETEROGENEOUS. (J. Wiley, Ed.) (First). USA.
Hu, R., & Qian, Y. (2014). Resource Management for Heterogeneous
Networks in LTE Systems.
ITU-T G.993.2. (2015), 2.
Iyer, R., & Zeto, J. (2012). Small Cells,Big Challenge: A Definitive Guide to
Designing and Deploying HetNets.
Lamberti, P. (2013). Ericsson Heterogeneous Network.
Landstrom, S., Furuskar, A., & Kronestedt, F. (2011). Heterogeneous
networks – increasing cellular capacity.
Liu, Y., & Shen, X. (2014). Cognitive Resource Management for
Heterogeneous Cellular Networks. University of Waterloo Waterloo, ON,
Canada: Department of Electrical and Computer Engineering.
Overview of 3GPP Release 12 V0.2.0 (2015-09). (2015).
Paolini, B. M., & Rayal, F. (2013). Making HetNets a reality : Challenges and
solutions.
Prensa, C. D. E. (2015). Claro impulsa cobertura interior en hospital y banco
de Puerto Rico con Ericsson Radio Dot System.
Qutqut, M. H. (2014). Mobile Small cells in Cellular Heterogeneous
Networks.
Radisys. (2015). Evaluating Cloud RAN, (June).
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 69
Rodríguez, E. (2013). Inter Cell Interference Coordination techniques in
HETNETS Almost Blank Sub-Frames approach, (June).
Sauter, M. (2014). From GSM to LTE-ADVANCED AN INTRODUCTION TO
MOBILE NETWORKS AND MOBILE BROADBAND (Second Edi).
Zhang, X., & Zhou, X. (2013). LTE-Advanced Air Interface Technology LTE-
Advanced Air Interface. New York: Taylor & Francis Group.
Zurbano, F. (2016). La, Redes Heterogéneas y Virtualización para incrementar
Móviles, Capacidad de las Redes. Informatica 2016 ,La Habana.
GLOSARIO DE TÉRMINOS 70
GLOSARIO DE TÉRMINOS
3GPP 3rd Generation Partnership Project
CS/CB Coordinated Scheduling / Beamforming
CC Component Carrier
CoMP Coordinated Multi Point
C-plane Control-plane
C-RAN Cloud Radio Access Network
DSL Digital Subscriber Line
eNB eNodeB
EPC Evolved Packet Core
EPS Evolved Packet System
ETSI European Telecommunications Standards Institute
E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
FDD Frequency Division Duplex
FDM Frequency Division Multiplexing
GERAN GSM EDGE Radio Access Network
GPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile Communications
HeNB Home eNB
HeNB-GW HeNB Gateway
HetNet Heterogeneous Networks
HSDPA High Speed Downlink Packet Access
HSPA High Speed Packet Access
HSS Home Subscriber Server
HSUPA High Speed Uplink Packet Access
IP Internet Protocol
GLOSARIO DE TÉRMINOS 71
ITU-R International Telecommunications Union - Radio
ITU-T International Telecommunications Union -T
LTE Long Term Evolution
LTE-A Long Term Evolution Advanced
MAC Medium Access Control
MIMO Multiple Input Multiple Output
MME Mobility Management Entity
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
P-GW Packet Data Network Gateway
QoS Quality of Service
RLC Radio Link Control
RAN Radio Access Network
RBS Radio Base Station
RNC Radio Network Controller
RNS Radio Network Subsystem
RRC Radio Resource Control
RRM Radio Resource Management
RRC Radio Resource Control
RRH Remote Radio Head
RSRP Reference Signal Received Power
RSRQ Reference Signal Received Quality
SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
Se-GW Security Gateway
SMS Short Message Service
SON Self Organizing Networks
S-GW Serving Gateway
UE User Equipment
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network
U-plane User-plane
GLOSARIO DE TÉRMINOS 72
VDSL Very high Digital Subscriber Line
WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
ANEXOS 73
ANEXOS
Anexo I Arquitectura de la red móvil
Figura I.1 Arquitectura LTE y UMTS integradas en una sola arquitectura definida por la
3GPP. Fuente: (“About 3GPP Home,” 2016)