Capitulo 1

Transcripción

Capitulo 1

Introducción a LTE
Claudia Milena Hernández Bonilla
Víctor Manuel Quintero Flórez
Contenido
1. Introducción a LTE
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Introducción.
IMT-2000.
Evolución 3GPP.
Factores de mercado y tecnológicos.
Objetivos y requerimientos de LTE.
Generalidades LTE.
Tecnologías para LTE.
Opciones de espectro y ancho de banda de canal en
LTE.
1.1. Introducción
1.1. Introducción
Evolución de los sistemas de comunicación móvil celular.
Sistemas de Primera generación:
Analógica, solo transporta voz, utiliza acceso FDMA.
• Nordic Mobile Telecommunication System450 (NMTS):
Dinamarca, Suecia, Finlandia y Noruega, 450MHz.
• Advance Mobile Phone Service (AMPS):EU, 800 MHz.
• Total Acces Communications System (TACS): Gran
Bretaña, 900MHz.
1.1. Introducción
Sistemas de primera generación
1.1. Introducción
Sistemas de segunda generación 2G
Digital, Emplea TDMA y CDMA, incorpora SMS,
identificador, transmisión de datos a 9.6Kbps.
• Interim Standard IS 95: primer sistema en usar
CDMA (Qualcomm), 800 y 1900MHz, 9.6 y 14.4Kbps.
• Interim Standard IS 136: primer sistema en usar
TDMA, 800 MHz, 9.6Kbps.
• Global System Mobile (GSM): emplea FDMA , TDMA
y SFH (Slow Frequency Hoping), 900 y 1800 MHz (a
excepción EU 1900 MHz)
1.1 Introducción
Sistemas de generación 2.5G:
Navegación por internet limitada
• IS 95B: 64K bps, internet.
• IS 95C CDMA 1XRtt: 144 Kbps.
• General Packet Radio System (GPRS): 115 Kbps
teóricos.
• Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE):
Ambientes urbanos con movimientos lentos o
casi estacionarios, 384 Kbps.
1.1. Introducción
3G
2.75G
Intermediate
Multimedia
2.5G
Multimedia
Packet Data
2G
Digital Voice
1G
Analog Voice
GPRS
GSM
EDGE
W-CDMA
(UMTS)
384 Kbps
Up to 2 Mbps
115 Kbps
NMT
9.6 Kbps
GSM/
GPRS
TD-SCDMA
(Overlay)
115 Kbps
2 Mbps?
TDMA
TACS
9.6 Kbps
iDEN
9.6 Kbps
iDEN
PDC
(Overlay)
9.6 Kbps
AMPS
CDMA 1xRTT
CDMA
14.4 Kbps
/ 64 Kbps
PHS
1984 - 1996+
1992 - 2000+
cdma2000
1X-EV-DV
PHS
(IP-Based)
144 Kbps
64 Kbps
2001+
2003+
Over 2.4 Mbps
2003 - 2004+
Source: U.S. Bancorp Piper Jaffray
1.1. Introducción
1.2. IMT 2000
• Finales años 1980: ITU empieza a trabajar en
comunicaciones móviles de tercera generación.
• 1990: primera recomendación FPLMTS (Future
Public Land Mobile Telecommunications Systems ).
• 1997: revisión FLPMTS.
• 1999: cambia a IMT2000 (International Mobile
Telecommunication 2000) luego conocido como
Sistemas Móviles de Tercera Generación o 3G.
1.2. IMT 2000
• La visión de IMT-2000: los abonados a comunicaciones
móviles tendrán acceso a voz, datos, Internet y servicios
multimedia en cualquier parte y en cualquier momento.
• Conectando todas las diferentes tecnologías inalámbricas
(WLAN, celulares, comunicaciones satelitales y otros sistemas
de acceso) a un núcleo flexible de red/tecnología basado en
paquetes.
• Principal recomendación IMT-2000: ITU-R M.1457, define la
familia de interfaces de radio a utilizar en 3G.
1.2. IMT 2000
• Considera tres técnicas de acceso
FDMA: Acceso múltiple por división de
frecuencia.
TDMA: Acceso múltiple por división de
tiempo.
CDMA: Acceso múltiple por división de
código, ofrece mayores ventajas.
1.2. IMT 2000
1.2. IMT 2000
TDD y FDD
• Mecanismos para asignar los recursos radio en
el enlace de subida y bajada.
1.2. IMT 2000
1.2. IMT 2000
Objetivos:
• Brindar cobertura mundial.
• Terminales móviles con alcance mundial y servicios
multimedia.
• Maximizar compatibilidad de interfaces de radio para
operar en distintos entornos.
• Alta velocidad de transmisión de datos, soporte para
cx de circuitos y de paquetes, velocidades mínimas:
Vehículos: 144 Kbps
1.2. IMT 2000
Entorno peatonal: 384Kbps
Entorno interiores: 2048 kbps
Entorno satelital: 9.6Kbps
• Compatibilidad de servicios dentro de IMT y
con la red fija.
• Eficiencia espectral, flexibilidad en el uso y
reducción de costos.
1.2. IMT 2000
• Dentro del IMT se crearon proyectos Partnership
projects para proporcionar un foro donde
colaboraran organizaciones de normalización.
• Se establecieron 3GPP y 3GPP2.
• 3GPP: armonizar propuestas europeas y asiáticas,
UMTS.
• 3GPP2: armonizar propuesta americanas y coreanas,
basadas en CDMA 2000.
1.3. Evolución 3GPP
• 3GPP: Grupo compuesto por organismos de
normalización. Se rige por una coordinación
donde solo intervienen los organismos
normalizadores.
• No aprueba estándares, esto lo hacen los
organismos nacionales como ETSI en Europa o
ARIB en Japón.
• Estandarización de una norma: extenso
conjunto de especificaciones.
• Se organiza como un proceso gradual con
evoluciones y revisiones, cada año se entrega
un conjunto de normas: Release.
• Proceso de normalización anual.
• Especificaciones brindan una descripción de
servicios y requerimientos.
Socios del 3GPP :
• European Telecommunications Standards Institute ETSI
• Association of Radio Industries and Businesses ARIB
• Telecommunication Technology Committee, Japan TTC
• Telecommunications Technology Association, Korea TTA
• China Communications Standards Association CCSA
• The Alliance for Telecommunications Industry Solutions, USA
ATIS.
Socios de 3GPP2:
• ARIB
• CCSA
• TTA
• Telecommunications Industry Association
(North America) TIA
• TTC
Third-Generation Partnership Project (3GPP) es
el grupo que especifica:
• LTE / LTE advanced
• 3G : UMTS
• 2G: GSM, GPRS y EDGE
http://www.3gpp.org/
3GPP2 especifica:
2G:
• IS-95 (CDMAOne).
3G:
• CDMA2000 1X,
• CDMA2000 EV-DO (1x Evolution-Data Optimized)Rel. 0,
solo voz
• CDMA2000 EV-DO Rev. A , voz y datos
• CDMA2000 EV-DO Rev. B
Fuente: Qualcomm
LTE
Long Term Evolution, estándar del 3GPPP
enfocado en la evolución de los sistemas de
tercera generación.
• Los sistemas de comunicación móvil han tenido un
crecimiento acelerado durante los últimos años: 6
billones de usuarios a nivel mundial (Junio de 2012).
• 10 nuevos suscriptores cada segundo!
• La Banda Ancha Móvil se está convirtiendo en
una realidad, de los 1.8 Billones de personas
que tendrán Banda Ancha en 2012, 2/3 partes
serán usuarios móviles que utilizaran HSPA y
LTE.
Tecnologías a 2017
• Videos
lte
Alcatel
Verizon
Police Department-LTE
Redefine the wireless experience
1.4. Factores de Mercado y
tecnológicos
tecnológicos
tecnológicos
tecnológicos
tecnológicos
• Incremento en el número de Smartphones,
ITU actualmente 500 millones de unidades, en
el 2015 se triplicarán.
tecnológicos
• Falta regulación y localización de espectro.
• Los fabricantes, que tienen que integrar
tecnología LTE en sus dispositivos.
• La mayoría de los operadores: HSPA, buscan
recuperar las enormes inversiones.
1.4. Factores de mercado y
tecnológicos
tecnológicos
tecnológicos
tecnológicos
tecnológicos
La banda ancha móvil seguirá
creciendo a fuertes ritmos y
los
operadores
móviles
seguirán creando modelos de
precio y servicio según el uso
que los clientes hagan de los
datos.
tecnológicos
Año 2015
tecnológicos
• Primer terminal LTE
tecnológicos
• Terminales LTE
tecnológicos
Los operadores deben:
• Educar usuarios con cultura de datos.
• Brindar más y mejores servicios
• Mejorar la experiencia de usuario.
• No olvidar la banda ancha fija inalámbrica.
Invitación
• http://web.unicauca.edu.co/seminarioredmovil/
1.5. Objetivos y requerimientos de
LTE
Factores que impulsan LTE
• Evolución de la capacidad de los sistemas
alambrados.
• Necesidad de incremento de la capacidad
inalámbrica.
• Necesidad de disminuir los costos para
competir con otras tecnologías inalámbricas.
LTE
• Basado en cx de paquetes: IP.
• Alta velocidad: al menos 100Mbps en el
enlace de bajada, y 50Mbps en el enlace de
subida.
• Baja latencia: plano de usuario Round Trip
Time RTT < 10ms, acceso < 300ms.
LTE
• Movilidad intersistema con GSM, WCDMA,
CDMA2000.
• Eficiencia espectral: 2 a 4 veces la de HSPA
Release 6.
LTE
• Eficiencia en el consumo de potencia del
terminal.
• Menores costos de investigación y operación
que los sistemas anteriores.
• Flexibilidad en la asignación de frecuencias:
asignaciones de 1.25/2.5, 5, 10, 15 and 20
MHz para soporte de diferentes bandas de
diferentes tamaños.
LTE
1.6. Generalidades LTE
•
•
•
•
Acceso múltiple.
Flexibilidad de espectro.
Diversidad, MIMO, Beam forming.
Nueva arquitectura de red.
Acceso Múltiple:
 Ortogonal Frequency Division Multiplexing Access
OFDMA en el enlace de bajada.
 Single Carrier SC FDMA en el enlace de subida.
Flexibilidad de espectro:
• Operación en diferentes anchos de banda.
• Uso de espectro par (FDD) y dispar (TDD).
Diversidad, beamforming, MIMO:
Arquitectura
• Estación base: enodeB con nuevas capacidades,
incluye funciones del Radio Network Controller RNC.
• Separa el núcleo de red (Evolved Packet Core EPC):
Plano de usuario: System Architecture Evolution
Gateway SAE GW.
Plano de control: Mobility Management Entity MME.
Arquitectura genérica
Arquitectura 3GPP
• La arquitectura completa del sistema LTE, se
denomina Evolved Packet System (EPS). Los
componentes fundamentales son:
La nueva red de acceso Evolved UMTS Terrestrial
Radio Access Network (E-UTRAN).
Nuevo dominio de paquetes Evolved Packet Core
(EPC) de la red troncal.
• EUTRAN
Nuevas Características
Adaptación de enlace.
Control de potencia en el enlace de subida.
Manejo de retransmisiones.
Adaptación de enlace
Planificación: División y asignación de los recursos
entre los usuarios que tengan datos para transmitir.
Adaptación de enlace
Los esquemas de adaptación de enlace
adaptan los esquemas de modulación y
codificación a las condiciones del canal.
Así determina la velocidad de transmisión de
datos.
QPSK, 16 QAM, 64 QAM.
Control de Potencia del enlace de subida
Se encarga de fijar los niveles de transmisión
para:
Mejorar la capacidad del sistema, cobertura y
calidad de usuario (voz).
Reducir el consumo de potencia.
Maximizar la potencia recibida de las señales
deseadas y limitar la interferencia.
Manejo de Retransmisiones
 Se emplea para proteger la información de los
errores y garantizar la calidad de los datos
transferidos.
Soporta un esquema de retransmisión de dos
capas:
HARQ: ARQ Híbrido.
Cobertura y capacidad
1.7. Tecnologías para LTE
LTE alcanza sus altas capacidades gracias a
tecnologías como:
• Tecnologías multiportadora.
• MIMO.
• Interfaz radio de cx de paquetes.
Tecnologías multiportadora
Después de la consolidación objetivos, candidatos:
• Enlace de bajada: OFDMA y WCDMA.
• Enlace de subida: SC OFDMA y WCDMA.
En 2005 se escogieron los esquemas.
La flexibilidad puede verse en:
• Se pueden emplear anchos de banda de diferentes
espectros sin cambiar parámetros del sistema o el
diseño del equipo.
• Los recursos de tx de anchos de banda variables se
pueden asignar a diferentes usuarios.
• Se facilita la coordinación de interferencia entre
celdas y el reúso de frecuencia.
WCDMA
• Reúso de la tecnología existente en UMTS.
• Se busca que LTE sea competitiva por muchos
años.
• Continuar con la misma tecnología  perder
oportunidad de ventajas de OFDM.
MIMO - Tecnologías de múltiples antenas
 Permite alcanzar alta eficiencia espectral.
 Promete grandes beneficios, pero debe evaluarse su
implementación práctica.
Interfaz radio basada en Cx de paquetes
 LTE esta diseñado para ser un sistema multiservicio
orientado a paquetes completamente.
 Planificación de paquetes rápida fue usada por
HSDPA, durante el tiempo de coherencia del canal.
Capacidades del equipo de usuario
 Si se explotan todas las características del LTE, el UE
(User equipment) podría alcanzar un desempeño
mayor al esperado (teóricamente).
 LTE debe soportar un rango de categorías de UE con
diferentes capacidades para diferentes segmentos
del mercado.
 Diferentes prioridades: velocidad de tx, tamaño de
UE, costo y tiempo de vida de la bateria.
Consideraciones
• Altas velocidades: clave para el éxito de algunas
aplicaciones, esto requiere mayor cantidad de
memoria para procesamiento de datos 
incrementa el costo del UE.
• Si el UE está embebido en un dispositivo grande no
es crítico el consumo de potencia y se pueden
emplear múltiples antenas.
• Otros segmentos del mercado requieren dispositivos
ultradelgados, critico el uso de varias antenas y el
consumo de potencia.
• LTE soporta 5 categorías de UE.
1.8. Opciones de espectro en LTE
• Trabajo de la ITU R: definir espectro disponible para sistemas
IMT  análisis de técnicas para compartir el espectro entre
diferentes tecnologías.
• El espectro para 3G fue definido en el World Administrative
Radio Congress WARC-92: 230MHz para IMT 2000 en 2GHz.
• World Radio communication conferences WRC-2000
 para IMT 2000: banda de 2GHz, 800/900 MHz y
1800/1900 MHz más una banda adicional de 190
MHz en 2.6 GHz.
• WRC’07  banda en 450 MHz, “Dividendo digital”
en 698–806 MHz (América), banda adicional de
300MHz de 3400 a 3800MHz (Europa y Asia).
• Para LTE 3GPP determinó 17 bandas pares para FDD
y 8 bandas impares para TDD.
• Europa y Asia WCDMA fue desplegada en 2100MHz.
LTE empezará usando la banda de 2600MHz y luego
las de 900 y 1800Mhz.
• EU WCDMA 850 y 900MHz, 1700 y 2100MHz. LTE
Bandas de 700, 1700 y 2100 MHz.
Opciones de espectro en LTE
Colombia
 2011- Obtuvo USD 79,8 millones por la adjudicación
de 25 MHz de espectro en la banda de 1900 MHz.
Comcel y Tigo accedieron cada uno a 5 MHz,
mientras que Movistar se quedó con 15 MHz.
Alcanzaron el tope de espectro permitido 55 MHz.
Decreto 2980 de 2011
• 85 MHz para las bandas altas (Entre 1710
MHz y 2690 MHz).
• 30 MHz para las bandas bajas (Entre 698 MHz
y 960 MHz).
Colombia.. Para LTE
Tigo podría acceder a bandas bajas como la de 700
MHz.
Comcel y Movistar podrían participar en procesos de
adjudicación de bandas en 1,7 -2,1 GHz, que son las
bandas altas (Tigo opera en 1900 MHz).
Colombia
 Subasta de espectro para servicios móviles terrestres (Internet
Móvil de 4G), hasta 225 MHz de espectro radioeléctrico en
las bandas de 1.850 MHz a 1.990 MHz, 1.710 MHz a 1.755
MHz pareada con 2.110 MHz a 2.155 MHz y 2.500 MHz a
2.690 MHz.
 El Dividendo Digital en la banda de 700 MHz se asignará en
2013, radio de celda: 10 Km, en otras bandas radio inferior a 5
Km.
Fuente: http://www.telesemana.com/blog/2011/06/16/colombia-licitara-espectro-en-25-ghz-y-en-1-700-2-100-mhz/
1.8 Opciones de espectro en LTE
Colombia.. Para LTE
 225 MHS en el 2013
 Tres segmentos de 30 MHz en la banda 4 o AWS entre
1.700MHz y 2.100MHz (completando 90MHz de
espectro asignado en esta banda).
 13 segmentos de 10 MHz en la banda 7 de 2.500
MHz (completando 130MHz de espectro asignado en
esta banda).
http://www.slideshare.net/Ministerio_TIC/alternativas-subastaaws
Interesados:
 Anditel, Avatel, Comcel, Tigo, Directv, Emcali, ETB,
Entel, International Communications Networks,
Movistar, Telmex, UNE y NII Holding.
 Condiciones:
 Cuatro años de experiencia, compromisos de
cobertura mínima, roaming internacional y prohibición
de cesión de espectro antes de dos años, entre otras.
Resolución 668 del 12 de diciembre de 2012
La ANE designa la banda de 700MHz, también conocida
como Dividendo Digital para:
 Uso exclusivo de servicios de telecomunicaciones
móviles terrestres 4G.
 Implementación de redes y servicios de
telecomunicaciones eficientes a bajo costo.
Estado de la banda de 700Mhz en Colombia
• Dos canales privados (TV Caracol y RCN 82 TV)
y tres gubernamentales (Canal Uno, Señal
Institucional y Señal Colombia) transmitiendo
en señal analógica.
• Estos cinco canales nacionales, siete
regionales y 48 estaciones locales están
usando la banda de Dividendo Digital.
• Las primeras emisiones comerciales de DVB T
comenzaron en Bogotá en 2010 con la
transmisión de las señales de Canal Uno, Señal
Colombia y Canal Institucional
• En el 2010, cuatro sitios de transmisión
adicionales
Cali,
Medellín,
Antioquia,
Barranquilla y Santa Marta.
• Diciembre de 2010, RCN y Caracol inauguraron
el servicio digital en Bogotá y Medellín.
• La banda de 470 a 512 MHz, sería atribuida a
la televisión para facilitar la transición.
• Liberación de los canales 52 a 69 (“700 MHz”).
http://www.ahciet.net/index.php/estudios/estudios-ahciet/cat_view/5-estudios/18estudios-ahciet/21-beneficios-economicos-del-dividendo-digital-para-america-latina
• Lecturas

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