Comunicaciones Móviles LTE

Inicio  Anterior  Siguiente

 

Este apartado presenta algunos de los aspectos específicos vinculados a la planificación de redes celulares de LTE en Xirio. Las características de LTE y LTE-A y la complejidad de su interfaz radio requieren afrontar la planificación de este tipo de sistemas de modo diferente a otros sistemas móviles.

Una adecuada planificación de LTE implica el análisis tanto de la cobertura de la red como de la capacidad del sistema ante la demanda de tráfico de los usuarios. La presencia de una mayor carga de tráfico limita el comportamiento del sistema ya que los recursos radio para atender la demanda son limitados. De igual modo se genera un mayor nivel de interferencia entre las celdas a medida que aumenta la carga de las mismas.

Cuando se parte de cargas de tráfico conocidas, la simulación de red LTE puede realizarse de forma estática, obteniendo niveles de cobertura e interferencia en todo el área de servicio. En el caso de no disponer de datos reales sobre la carga de tráfico, es necesario realizar un estudio de capacidad para determinar éstos.

Los estudios de capacidad pueden basarse en generadores de tráfico aleatorios (tipo Monte Carlo), sin embargo, este tipo de simulaciones son especialmente costosas en tiempo de computación y no siempre recrean con fidelidad el comportamiento del sistema. El cálculo de capacidad introducido por Xirio supone una evolución dentro de las actuales simulaciones de comunicaciones móviles centrándose en la obtención de un comportamiento medio global de la red en un tiempo de cálculo muy reducido.

En Xirio se pueden realizar los siguientes cálculos referentes a LTE en función de los requisitos del usuario:

Cobertura estática de la red. Al igual que en la planificación de comunicaciones móviles de 3G, Si no se desea acometer el estudio de interferencia y capacidad, es posible obtener estimaciones de la cobertura de la red mediante un estudio simplificado basado en técnicas clásicas, es decir, balances de enlace y cálculos de atenuación de propagación. Este análisis tiene algunas limitaciones, y sus resultados son menos exactos.

Análisis estático de interferencia SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio). Inicialmente la carga de tráfico soportada por cada estación base no es conocida. De este modo se realiza un análisis estático de interferencia SINR a partir de la carga de tráfico configurada en los parámetros LTE de los sectores.

Este cálculo proporciona, mediante una mancha de cobertura y sin necesidad de un análisis de capacidad, una idea aproximada de la cobertura de la red en las condiciones de carga definidas por el usuario.

Análisis de capacidad. A partir de una distribución de usuarios en entornos y el análisis estático de interferencias SINR previo, Xirio obtiene un resultado aproximado de la demanda de recursos de la red.

A continuación, se enumeran los pasos del proceso de planificación destacando en cada uno de ellos, y cuando resulte necesario, los puntos a los que el usuario debe prestar una especial atención de cara a la planificación de redes LTE.

1.Análisis de necesidades - Configuración

Cartografía. Dependiendo de la zona de servicio para la red a planificar este tipo de estudios puede requerir del empleo de cartografía rural, urbana o mixta.

Cuando las estaciones están ubicadas en zonas rurales suelen emplearse modelos del terreno de entre 100 y 25 metros de resolución. Para simular el efecto de pérdidas por multitrayecto, en la cobertura de estas estaciones sobre zonas urbanas, suele recurrirse a una capa de morfografía con la que incluir pérdidas de clutter asociadas a cada núcleo urbano.

Si las estaciones están ubicadas en el interior de un casco urbano, es aconsejable utilizar cartografía urbana para la planificación radioeléctrica. Un modelo del terreno de entre 1 y 2 metros de resolución es adecuado. En este caso no se añadirían ningún tipo de pérdidas adicionales a la propagación.

Por último, también es posible emplear múltiples capas de altimetría para realizar cálculos mixtos, donde la estación está ubicada en las proximidades de un núcleo urbano y se quiere analizar la propagación hacia el interior del mismo.

Métodos de cálculo. Las distintas tecnologías de comunicaciones móviles funcionan en bandas de frecuencias muy dispares y requieren bastantes particularizaciones a la hora de definir un método de cálculo aplicable a su planificación. A continuación se presentan algunas propuestas concretas para entornos y tecnologías determinadas:

oEntorno rural. La planificación en este tipo de entornos suele realizarse empleando métodos determinísticos como la Rec. UIT-R P.526 o el método de Deygout siempre y cuando se disponga de cartografía rural de la zona de despliegue de red. Es necesario tener en cuenta en estos casos que los resultados de la simulación aseguran los niveles superados en el 50% de tiempo y ubicaciones, por lo que, de cara a asegurar porcentajes superiores será necesario emplear el "Margen de Desvanecimiento" configurable en los parámetros del método de cálculo.

Conjuntamente con estos métodos, y si se dispone de capas morfográficas, es habitual introducir unas pérdidas adicionales asociadas al terreno, especialmente para contemplar los efectos de multitrayecto en entornos urbanos.

En los casos en los que no se disponga de cartografía precisa de la zona de servicio, es posible emplear métodos empíricos tales como Okumura-Hata, particularizado para entornos rurales.

oEntorno urbano. La planificación en áreas urbanas o mixtas (rural-urbano) pueden realizarse mediante métodos empíricos (el método de Okumura-Hata supone una aproximación suficiente del alcance de la señal en un radio respecto a la estación base) o determinísticos si se dispone de cartografía urbana suficientemente precisa (1 ó 2 metros de resolución). Como métodos determinísticos es posible utilizar métodos cómo la Rec. UIT-R P.1411, Xia-Bertoni o el método Okumura-Hata modulado para obtener una simulación de propagación en ciudad teniendo en cuenta las difracciones sobre los tejados de los edificios, y los efectos de reflexión en edificios.

Tanto si se emplean métodos empíricos, como cartografía urbana de detalle, se desaconseja utilizar correcciones debido al uso del suelo (clutter), ya que se estaría introduciendo una corrección redundante sobre las estimaciones de propagación.

Los objetivos de calidad para este tipo de redes imponen asegurar un mínimo de cobertura para unos determinados porcentajes de tiempo y ubicaciones. Estos porcentajes mínimos se traducen en un margen de señal, respecto al valor medio estimado en las simulaciones, que se obtiene a partir de una distribución estadística que simula los efectos de desvanecimiento de la señal recibida por el terminal móvil en un determinado entorno de propagación, por lo que, de cara a asegurar porcentajes superiores será necesario emplear el "Margen de Desvanecimiento" configurable en los parámetros del método de cálculo.

2.Parametrización de estaciones

Balance de enlace. Dado que en el estudio simplificado basado en balances de enlaces y cálculo de atenuación debe llevarse a cabo por separado para cada sentido de transmisión, es decir, para los enlaces ascendentes y descendentes, Xirio incorpora en los estudios de cobertura y de enlace radioeléctrico la posibilidad de seleccionar el trayecto en estudio, además de incorporar parámetros específicos (carga de la estación base, número de usuarios, etc.) en sectores y receptores de servicios de comunicaciones LTE para el cálculo dinámico de la sensibilidad de recepción a partir de ellos.

Estaciones y sectores. Las redes de comunicaciones LTE se componen típicamente de una distribución de estaciones en forma de maya celular. Cada una de las estaciones puede estar compuesta de uno o varios sectores. La forma de definir estas entidades en Xirio es definiendo un emplazamiento como ubicación de la estación y tantos objetos transmisores como sectores. En el caso de comunicaciones LTE es necesario especificar parámetros del tipo régimen binario, factor de carga, etc. para establecer una sensibilidad de forma dinámica que caracterice el cálculo.

3.Planificación de redes

Mejor servidor por señal. El usuario debe indicar qué criterio empleará Xirio para determinar el sector deseado (mejor servidor) en cada punto. Éste es el sector al que se vincularía el móvil en cada punto en condiciones normales. Lo habitual es trabajar con un criterio de mejor servidor por señal, esto es, el móvil se vincularía al sector del que recibe un mayor nivel de señal.

El resultado obtenido es una mancha estática de nivel de señal. En escenarios con una baja demanda de tráfico, por ejemplo en entornos rurales, el resultado obtenido en este paso puede ser suficiente. En caso contrario será necesario realizar un estudio de la interferencia y capacidad de la red.

4.Interferencia de la red, SINR

Parámetros específicos de la red LTE. Para obtener una mancha de señal estática basada en balances de enlaces basta con definir algunos parámetros de los sectores. Sin embargo, para realizar un cálculo de interferencias es necesario establecer cómo se interrelacionan las estaciones de la red entre si.

En los parámetros de LTE del estudio de cobertura multitransmisor se configuran estos parámetros específicos. También es necesario configurar algunos parámetros de los sectores y del terminal móvil que no son necesarios en el cálculo básico de señal.

En caso de utilizar ICIC estático a la hora de paramentar las estaciones será necesario configurar cada sector con una etiqueta de ICIC estático diferente. De este modo se consigue mitigar el efecto de la interferencia intercelular.

freq_reuse_3

Este cálculo está especialmente optimizado para estaciones base formadas por tres sectores. Si se trata de estaciones compuestas por un único sector es aconsejable procurar en la medida de lo posible que células adyacentes tengan etiquetas diferentes.

El resultado de interferencia LTE consta de una serie de manchas de cobertura globales junto a unos informes y gráficas individuales para cada sector.

5.Capacidad de la red

Cartografía. En el caso de realizar cálculos en entornos urbanos es aconsejable utilizar un modelo digital de elevación adicional en los cálculos de capacidad. Normalmente la distribución de terminales en el escenario de estudio varía de indoor a outdoor y será necesario disponer de la cartografía adecuada para tener en cuenta este efecto. Desde el estudio de cobertura multitransmisor se puede acceder a configurar esta cartografía.

Parámetros de capacidad LTE. La distribución de usuarios/terminales en el escenario de estudio se realiza mediante la definición de entornos. En cada entorno es posible configurar los distintos tipos usuarios/terminales con sus respectivas densidades para indoor y outdoor. La configuración de estos parámetros de capacidad LTE se realiza desde la ventana de parámetros del estudio de cobertura multitransmisor.

El resultado de capacidad consta de un informe y una gráfica detallada de la demanda de recursos de la red.

Una vez realizado el cálculo de capacidad es recomendable obtener la mancha de cobertura SINR definitiva. Para ello hay que realizar un segundo cálculo de interferencias ajustando la carga de tráfico de los sectores en función de las estadísticas de capacidad obtenidas.