CREACIÓN DE UN CARRIL RÁPIDO CON LTE PRIVADA

INFORME TÉCNICO

CREACIÓN DE UN CARRIL RÁPIDO CON LTE PRIVADA

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CONTENIDO

RED LTE PÚBLICA VS. PRIVADA

CARACTERÍSTICAS DE LA TECNOLOGÍA

ARQUITECTURA DE RED

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© 2019 Hytera Communications Corporation Limited.

CREACIÓN DE UN CARRIL RÁPIDO CON LTE PRIVADA2


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Hoy en día, la red pública LTE se utiliza para la seguridad

pública con el �n de proporcionar servicios de datos de

banda ancha como complemento a las comunicaciones

de voz de banda estrecha en todo el mundo. Esto se

debe al hecho de que la inversión para una red LTE

privada independiente es muy grande, mientras que la

utilización de la red LTE comercial existente con una

buena cobertura es económica y conveniente.

Sin embargo, una de las diferencias considerables

entre la red LTE pública y la red LTE privada dedicada

es su ámbito de servicio. El objetivo de la primera es

proporcionar servicios de voz y datos para el uso

multimedia diario del público, mientras que la segunda

está diseñada para prestar servicios de comunicación de

misión crítica para servicios de emergencia y de rescate,

como seguridad pública, bomberos, primeros auxilios,

etc. En pocas palabras, las redes privadas suponen una

calidad de servicio más rigurosa que las redes LTE

RED LTE PÚBLICA VS. PRIVADA

públicas. Por ejemplo, en emergencias y en grandes

eventos, el uso intensivo por parte del público puede

provocar que las redes públicas de comunicaciones

inalámbricas se sobrecarguen y se vuelvan inaccesibles.

En esos casos, los usuarios de seguridad pública tienen el

mismo tratamiento que cualquier otro usuario comercial,

y las comunicaciones pueden verse limitadas, debido

a problemas de congestión y capacidad. Con una red LTE

privada, la seguridad pública obtiene una vía rápida

y dedicada que proporciona comunicaciones seguras en

todo momento y para toda emergencia. Las redes LTE

privadas están diseñadas para ofrecer características

especiales para la seguridad pública que no están

disponibles en las redes inalámbricas de la actualidad,

como acceso prioritario, prevención, una mayor

capacidad de red y una conexión resistente.

Las redes privadas suponen un nivel de servicio más riguroso en comparación con las redes LTE públicas. Con una red LTE privada, la seguridad pública ob�ene una vía rápida y dedicada que proporciona comunicaciones seguras en todo momento y para toda emergencia.


COMUNICACIÓN GRUPAL


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Para utilizar el sistema LTE para comunicaciones de

índole profesional o privada, es esencial que el sistema

pueda proporcionar comunicación grupal. La

comunicación grupal consiste en enviar contenido

común de voz o datos a varios usuarios de terminales de

un grupo de forma simultánea. En muchos casos, varios

usuarios tienen que cumplir una misión común y desean

compartir información relacionada para poder colaborar.

La aplicación de comunicación de grupo representativa

es PTT (pulsar para hablar, por sus siglas en inglés), en la

que un usuario de un grupo envía un comunicado de voz

a los demás usuarios que escuchan en modo half dúplex.

Una medida de rendimiento clave para la comunicación

grupal es la latencia, desde cuya perspectiva el tiempo

de con�guración de una llamada grupal y la demora de

extremo a extremo de la difusión de datos de grupo

deben estar dentro de un rango permitido,

independientemente del tamaño del grupo, para que

cada usuario pueda contar con un servicio de grupo

cali�cado. El sistema TETRA de�ne el criterio de tomar

menos de 300 ms desde el momento en que un usuario

solicita unirse a un grupo hasta el momento en que el

usuario recibe el primer paquete de datos del grupo.

También se recomienda que la transferencia de datos de

extremo a extremo se termine en un plazo de 150 ms.

CARACTERÍSTICAS DE LA TECNOLOGÍA

Otra medida de rendimiento clave es la capacidad.

Se recomienda admitir un número ilimitado de usuarios

en un grupo, dado que hasta cientos o miles de

empleados pueden pertenecer a un grupo en escenarios

de seguridad pública. Es obvio que la transmisión de

datos a través de LTE con difusión única tiene sus

limitaciones en lo que se re�ere a satisfacer los requisitos

anteriores. La demanda de varios gobiernos de

comunicaciones de seguridad pública llevó a la

tecnología LTE a introducir una nueva arquitectura de

sistema y esquemas avanzados de transmisión de datos

adecuados para la comunicación grupal. En una

perspectiva de especi�cación, 3GPP maneja varios

elementos de especi�cación para admitir la función de

comunicación grupal en LTE desde Rel-12, que incluye el

Habilitador de Sistema de Comunicación Grupal

(Group Communication System Enabler, GCSE), Punto

a Multipunto de Celda Única (Single Cell Point-to-

Multipoint, SC-PTM), y PTT de Misión Crítica (Mission

Critical Push-To-Talk, MCPTTT).



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La con�abilidad de la red privada es crucial, dado que la mayoría de los servicios son de misión crítica y están relacionados con salvar vidas. Por lo tanto, la función IOPS (E-UTRAN aislada para operaciones de seguridad pública) se introdujo en la versión 13 de 3GPP para permitir las comunicaciones con enrutamiento local en E-UTRAN. Cuando la conectividad de retorno entre la red central y la eNB presenta pérdidas temporales, o cuando fallan todas las redes centrales comunes, la eNB se conecta con la red central integrada y brinda servicios de trunking, como una llamada privada o grupal, o la transmisión de datos para los usuarios dentro de su cobertura. La IOPS requiere hardware adicional, y solo los fabricantes de redes privadas admiten IOPS.

CONFIABILIDAD

El identi�cador de clase de QoS (QCI) es un mecanismo utilizado en las redes LTE (Long Term Evolution) de 3GPP para garantizar que el trá�co de portador reciba una calidad de servicio (QoS) adecuada. Los distintos trá�cos de portador requieren diferentes QoS y, por lo tanto, valores de QCI diferentes. En una red LTE pública, el QCI es un entero en el rango de 1 a 9. Los valores de QCI están estandarizados para representar características especí�cas de QoS, y cada QCI contiene características de rendimiento estandarizadas (valores), tales como el tipo de recurso (GBR o no GBR), la prioridad (1~9), el límite de retardo de paquetes (el retardo de paquetes permitido se muestra en valores de 50 ms a 300 ms) y la tasa de pérdida por errores de paquetes (la pérdida de paquetes permitida se muestra en valores de 10� a 10⁶).

QOS

En la versión 12, 3GPP introdujo QCI adicionales para mejorar la admisión de servicios de misión crítica. QCI 65 para portadores de velocidad binaria garantizada (Guaranteed Bit Rate, GBR) utilizados para el plano de usuarios de misión crítica (por ejemplo, voz MCPTT), QCI 69 para portadores de velocidad binaria no garantizada (Non-Guaranteed Bit Rate, NGBR) utilizados para la señalización de misión crítica y QCI 70 para portadores NGBR utilizados para datos de misión crítica.

Tabla 1 QCI de LTE pública

Servicio VoLTE (GBR) VIDEO (NGBR) Internet/e-mail/p2p

Valor de QCI

Nivel de prioridad

Límite de retardo de paquetes

Voz

Video

Voz

Video

Voz

Video

2

4

4

5

100 ms

150 ms

7

6/8/9

7

6/8/9

100 ms

300 ms

Transmisión en vivo

Transmisión en búfer





6/8/9

6/8/9

300 ms

Aplicación

EPC

RAN

Servicio de misión crítica (MCPT T, MCVideo, MCData)

Red LTEIOPS

Unidifusión Difusión amplia RAN aislada

UE


Tabla 2 Mejora de QCI para LTE privada

Durante la plani�cación de la red, la red pública LTE tiende a centrarse más en la cobertura de zonas con una densidad

de población relativamente alta, como las zonas urbanas y las situadas a lo largo de las principales carreteras, vías

férreas, aeropuertos, etc., dado que la mayoría de sus clientes se reúnen en estas áreas y solo una parte insigni�cante

sufre de interrupciones en áreas fuera de cobertura, lo que es aceptable para las comunicaciones que no son de misión

crítica. Sin embargo, se supone que la LTE privada debe cubrir las zonas regionales o remotas menos pobladas de las

que se ocupan las autoridades de seguridad pública.

Otra diferencia con respecto a la zona de cobertura objetivo es que en las redes LTE públicas, la mayoría de las

aplicaciones consisten en la transferencia de datos y la transmisión de video de enlace descendente, mientras que en las

LTE privadas, predomina el servicio de enlace ascendente. Por lo tanto, en la versión 11 de 3GPP, se propuso HPUE

(Equipo de Usuario de Alta Potencia), que añade compatibilidad para que los dispositivos LTE transmitan con una

potencia de salida superior a +31 dBm, con el �n de proporcionar una mejor cobertura y un mejor desempeño de

disponibilidad/rendimiento de enlace ascendente que el que proporcionan los sistemas de LTE públicas, especialmente,

en las zonas rurales y en situaciones en las que se requieren terminales instalados en vehículos. Esta función eliminaría

las limitaciones actuales de la potencia de enlace ascendente y permitiría alcanzar una mayor velocidad de datos con

una cobertura más amplia.

El Sistema Integrado de Implementación Rápida (iFDS) es un sistema de Hytera que puede actuar como una solución de

extensión de cobertura en caso de emergencias en áreas sin redes privadas o públicas.

COBERTURA


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Servicio MCPTT MCVideo MCData

Valor de QCI

Nivel de prioridad

Límite de retardode paquetes

Plano del usuario

Señalización

65

69

0.7

0.5

75 ms

60 ms

67

69

1.5

0.5

100 ms

60 ms

70

5.5

200 ms

Plano del usuario

Plano del usuario

Señalización

Señalización

Plano del usuario

Señalización

Plano del usuario

Plano del usuario

Señalización

Señalización

La red pública busca la e�ciencia global de los recursos de la red y no sacri�caría el rendimiento máximo del sistema

para los usuarios en el extremo de la celda. Por el contrario, el algoritmo de programación diseñado para la red privada

tendería a garantizar el recurso para los usuarios de misión crítica, independientemente de su ubicación y el

rendimiento del sistema.


DEDICADA

Una red LTE privada dedicada permite que luna autoridad o empresa cliente gestione su propia red LTE con equipos

y con�guraciones dedicadas. Las redes LTE dedicadas se ejecutan de forma independiente de las comerciales, por lo que

el propietario de la red tiene pleno control de la calidad de servicio y la estrategia de la red, y no tendría problemas

como las congestiones repentinas de trá�co que pueden ocurrir en una red compartida. Este tipo de redes son

especialmente atractivas para quienes tienen requisitos estrictos de independencia, control, con�abilidad y rendimiento

de la red LTE privada, y menos limitaciones de espectro y de presupuesto.

ARQUITECTURA DE RED


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Red LTE privada dedicadaRed dedicada construida por el gobierno con su propia LTE RAN y su propia red de trunking central.

RAN LTE dedicada

Red central dedicada

MCS

Aplicación

Red

UE

Grabación de video GIS Despachador

NMS MCSEPC

PSTN

PLMN2 G/3 G/4 G

EPC convergente

P-LTE eNB P-LTE eNB

USO COMPARTIDO DE RAN (MOCN)

El uso compartido de RAN, también conocido como Red Central de Operadores Múltiples (Multiple Operator Core

Network, MOCN), permite a los usuarios de misión crítica compartir la infraestructura E-UTRAN del operador, así como

los recursos de espectro y, a la vez, usar su propia red central dedicada y su servidor de misión crítica para proporcionar

seguridad de los datos de los usuarios y sus aplicaciones, como se muestra en la imagen a continuación.

En términos generales, el uso compartido de RAN se puede dividir en dos categorías principales:

• Uso compartido de RAN pasivo, en el que los operadores comparten solo sitios de celdas físicas y elementos de red

pasivos, como mástiles y fuentes de alimentación.

• Uso compartido de RAN activo, en el que los operadores comparten equipos pasivos, así como infraestructura de

transporte, espectro radioeléctrico y recursos de procesamiento en banda base. También pueden tener una toma de

decisiones conjunta sobre inversiones y operaciones.


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Uso compar�do de RAN1

Red híbrida donde la red LTE privada central comparte el recurso de la RAN con la RAN comercial

MVNO2

La red privada central aprovecha la red comercial LTE mediante i�nerancia (roaming)

Red centralMVNO

Red centraldedicada

MCS

RAN MVNO

Aplicación

Red

UE

IMS GIS Despachador

EPC del operador

NMSMCS

PSTN

Uso compar�do de RAN

P-LTE eNB P-LTE eNB

IMS

EPC privado

I�nerancia de MVNO

PGW

RAN MVNO

HSS

PCRF MCS

NME

SGW

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ITINERANCIA DE MVNO

Para evitar los costos elevados asociados a las redes LTE dedicadas de gran escala, varias entidades de seguridad pública, principalmente, en Europa, están aprovechando las redes LTE comerciales en forma de Operador de Red Móvil Virtual (Mobile Virtual Network Operator, MVNO) para satisfacer sus necesidades de datos de banda ancha móvil. La adopción de arreglos de MVNO seguros que combinan la red central privada con las redes LTE comerciales para ofrecer capacidades de banda ancha a los usuarios de comunicaciones críticas. Se prevé que la gran mayoría de las implementaciones futuras de LTE de seguridad pública también utilicen redes comerciales para comunicaciones de misión crítica, impulsadas por los ahorros de costos relacionados. La tabla y la imagen a continuación muestran la adopción de MVNO entre la red privada nacional para la seguridad pública en todo el mundo.

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PPP de los EE. UU.Alianza público-privada

Red totalmente privadaRAN, EPC y MCS dedicados

MVNO completoRAN comercial + EPC y MCS dedicados

MVNO + Red privadaRAN comercial + RAN, EPC y MCS dedicados

Canadá/PSBN

Reino Unido/ESN

País

EE. UU./First Net

Alemania/BDBOS

República Checa

Australia/PSMB RFP

Nueva Zelanda/NGCC

Francia/Burbujas

Corea del Sur/Safe Net

Tailandia/Red de policía

Qatar

Emiratos Árabes Unidos

México/Red Compar�da

Solución de trunking de banda ancha

PPP

MVNO + Red privada

MVNO + Red privada

MVNO completo

MVNO completo

MVNO + Red privada

MVNO + Red privada

MVNO + Red privada

Red totalmente privada





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