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Carrera Profesional De Ingeniería Teleinformática
“PROPUESTA DE OPTIMIZACIÓN DE RED DE
ACCESO EN LA BANDA 1900 MHz DE LA
OPERADORA MÓVIL BITEL PARA MEJORAR
LA COBERTURA EN LA ZONA CHICLAYO -
2016”
Tesis para optar el título Profesional de Ingeniero
Teleinformático
CARLOS LIMONCHI CORONEL
Asesor:
Janet del Rosario Aquino Lalupú
Chiclayo – Perú
2016
2
DEDICATORIA
A mis padres y hermanos, por ser mi motivación y por su apoyo constante.
A todos mis familiares en general por la ayuda y confianza depositada en mí para la culminación de esta etapa.
A la Srta. Yesica Milagros Saavedra Nazario por su amor, apoyo, fortaleza y motivación durante este importante periodo en mi vida.
3
AGRADECIMIENTO
Principalmente a Dios, por haberme dado la vida y permitirme el haber
llegado hasta esta etapa de mi vida tan importante en mi formación
profesional, por iluminarnos y llevarnos por el camino del bien.
A mi asesora Janet del Rosario Aquino Lalupú porque sin su guía no
hubiésemos logrado esta meta, por sus correcciones, tiempo, consejos y
ayuda durante el desarrollo de esta tesis.
A nuestros profesores por su constante apoyo durante nuestra vida
universitaria, por sus enseñanzas día a día.
A mis amigos y compañeros, quienes constantemente brindaban el aliento
necesario para llegar hasta esta esta parte de mi vida profesional.
4
CONTENIDO
DEDICATORIA .......................................................................................................................... 2
AGRADECIMIENTO .................................................................................................................. 3
INDICE DE TABLAS ................................................................................................................... 5
INDICE DE FIGURAS ................................................................................................................. 6
RESUMEN ................................................................................................................................ 7
ABSTRACT ............................................................................................................................... 8
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 9
CAPÍTULO I: MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................. 12
1. Área de Estudio .................................................................................................... 13
2. Población ............................................................................................................... 14
3. Técnicas e Instrumentos .................................................................................... 14
4. Aspectos Éticos .................................................................................................... 19
5. Criterios de Cientificidad .................................................................................... 19
6. Aspectos de Impactos Ambientales ................................................................ 20
CAPÍTULO II: RESULTADOS .................................................................................................... 21
OBJETIVO 1: EVALUAR EL ÁREA DE COBERTURA EN LOS LA ZONA CHICLAYO.................. 22
OBJETIVO 2: IDENTIFICAR LOS NIVELES DE RSCP ............................................................. 28
OBJETIVO 3: DIAGNOSTICAR LAS ZONAS QUE PRESENTAN OVERLAP. ............................. 30
OBJETIVO 4: PROPONER SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS ENCONTRADOS..................... 36
CAPÍTULO III: DISCUSIÓN ...................................................................................................... 80
CAPÍTULO IV: CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS.................................. 84
BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................ 88
ANEXOS ................................................................................................................................. 90
5
INDICE DE TABLAS
Tabla 01. Superficie Geográfica de Muestra ......................................................................... 22
Tabla 02. Resultados de Cobertura. ...................................................................................... 27
Tabla 03. Niveles de RSCP ..................................................................................................... 28
Tabla 04. Rango de Solapamiento ......................................................................................... 30
Tabla 05. Rango de Ec/No. .................................................................................................... 33
Tabla 06. Porcentajes de solapamiento. ............................................................................... 35
Tabla 07. Parámetros de radio LAM0068B3G11 ................................................................... 51
Tabla 08. Valores para calcular downtilt. .............................................................................. 53
Tabla 09. Parámetros de nueva estación .............................................................................. 60
6
INDICE DE FIGURAS
Figura 01. TEMS Pocket ......................................................................................................... 15
Figura 02. Receptor GPS ........................................................................................................ 15
Figura 03. Data Card .............................................................................................................. 16
Figura 04. Dongle USB ........................................................................................................... 16
Figura 05. Diagrama básico Drive Test. ................................................................................. 18
Figura 06. Delimitación de Zona Chiclayo ............................................................................. 23
Figura 07.Ruta de Drive Test ................................................................................................. 24
Figura 08. Niveles de RSCP .................................................................................................... 29
Figura 09. Niveles de Solapamiento ...................................................................................... 34
Figura 10. Despliegue de una red móvil. ............................................................................... 36
Figura 11. Proceso de Planeamiento de Red ......................................................................... 38
Figura 12. Proceso de Optimización simplificado .................................................................. 38
Figura 13. Agujero de cobertura ........................................................................................... 40
Figura 14. Ubicación del agujero de cobertura ..................................................................... 41
Figura 15. Inclinación mecánica ............................................................................................ 48
Figura 16. Inclinación eléctrica .............................................................................................. 48
Figura 18. Cálculo de downtilt ............................................................................................... 49
Figura 15. Celda Activa cercana al agujero de cobertura ...................................................... 51
Figura 16. Propiedades de LAM0068B3G11 .......................................................................... 54
Figura 17. Propiedades de parámetros de recepción ............................................................ 54
Figura 18. Propiedades de método de cálculo ...................................................................... 55
Figura 19. Área de cálculo ..................................................................................................... 55
Figura 20. Rango de resultados ............................................................................................. 56
Figura 21. Resultado de simulación ....................................................................................... 56
Figura 22. Antena Sectorial APXV18-206513-C-A20 .............................................................. 62
Figura 23. Patrón vertical ...................................................................................................... 63
Figura 24. Patrón Horizontal ................................................................................................. 63
Figura 25. RRU ZTE R8860E ................................................................................................... 65
Figura 26. BBU ZTE B8200 ..................................................................................................... 66
Figura 27. Cable Feeder......................................................................................................... 69
Figura 28. Fibra Optica RRU-BBU .......................................................................................... 70
Figura 29.Cable AISG ............................................................................................................. 71
Figura 30. Estructura física de conexión ................................................................................ 72
Figura 31. Propiedades del sector 1 en simulador Xirio Online ............................................. 73
Figura 32. Propiedades del sector 2 en simulador Xirio Online ............................................. 74
Figura 33. Propiedades del sector 3 en simulador Xirio Online ............................................. 75
Figura 34. Propiedades de parámetros del terminal en Simulador Xirio Online ................... 76
Figura 35. Propiedades del método de cálculo en Simulador Xirio Online ............................ 76
Figura 36. Área de cálculo Sector 1 ....................................................................................... 77
Figura 37. Área de Calculo Sector 2 ....................................................................................... 77
Figura 38. Área de Calculo Sector 3 ....................................................................................... 77
Figura 39. Rango de resultados de nivel de señal ................................................................. 77
Figura 40. Área de cobertura del sector 1 en simulador ....................................................... 78
Figura 41. Área de cobertura del sector 2 en simulador ....................................................... 78
7
RESUMEN
En este informe se presenta una propuesta de optimización para mejorar la
cobertura de telefonía móvil en la zona elegida de la red. La zona Chiclayo
incluye los distritos de Chiclayo, La victoria y José Leonardo Ortiz, las cuales
forman el área poblada con mayor densidad demográfica en la región
Lambayeque y además poseen la mayor demanda de servicio móvil en la
región.
La optimización es una práctica frecuente y necesaria en redes de
telecomunicaciones operativas que busca elevar la eficiencia de su
funcionamiento o rendimiento para mejorar su calidad de servicio. Por lo cual
surge esta investigación cuantitativa descriptiva, cuyo objetivo principal es
optimizar la cobertura en dichos distritos enfocándose en analizar los
parámetros más importantes para describir la cobertura y detectar
vulnerabilidades relevantes que impacten directamente a la calidad del
servicio. Las técnicas aplicadas fueron el análisis documental y la consulta
bibliográfica para describir todo lo necesario al proceso de optimización. Así
mismo, para recolectar muestras electrónicas de las señales inalámbricas en
tiempo real se tomó en cuenta los principios éticos de beneficencia, justicia y
respeto a la dignidad humana.
Los resultados revelan que existía un área con deficiente cobertura en los
distritos de muestra, la cual se puede optimizar con la implementación de
una nueva estación celular (NodeB) y que además puede brindar soluciones
a largo plazo para la expansión de cobertura.
En conclusión, la optimización de redes móviles sea aplicada en cualquier
lugar de nuestro país, facilitará no solo a mejorar el rendimiento de redes de
telecomunicaciones desde el punto de vista de la operadora como empresa
sino también permitirá expandir la red de comunicación del país permitiendo
a más personas acceder cada vez a un mejor servicio, disminuir la brecha
digital e impulsar a una sociedad de conocimiento universal.
8
ABSTRACT
In this report an optimization proposal is presented to improve mobile phone
coverage in the choosen zone of network .Chiclayo Zone includes La
Victoria, Chiclayo and Jose Leonardo Ortiz disctricts, which represent the
most densely populated área in Lambayeque region and also have the
highest mobile service demand in the region.
Optimization is a common and necessary practice in operating
telecommunications networks that seeks to enhance the efficiency of the
functioning or performance to improve their quality of service. So this
descriptive quantitative research emerges, whose main objective is to
optimize the coverage in these districts focusing on analyzing the most
important parameters to describe the coverage and detect important
vulnerabilities that directly impact the quality of service. The techniques used
were document analysis and bibliographic research to describe everything
you need about optimization process. Also, to collect samples of wireless
electronic signals in real time were considered the ethical principles of
beneficence, justice and respect for human dignity.
The results reveal that there was an area with poor coverage in sample
districts, which can be optimized with the implementation of a new cell station
(NodeB) and can also provide long-term solutions for expansion of coverage.
In conclusion, mobile network optimization applied anywhere in our country,
will facilitate not only to improve performance of telecommunications
networks from the point of view of the operator as a company but also will
expand the communication network of the country allowing more people
access to more and better service, reduce digital gap and promote a society
of universal knowledge.
9
INTRODUCCIÓN
Desde la puesta en funcionamiento de las primeras redes de telefonía móvil
analógica en Suecia y Noruega, los teléfonos móviles se han vuelto en los
dispositivos electrónicos de con los mayores índices de ventas en todo el
mundo.
Desde los inicios de la telefonía móvil en el Perú en la década de 1990, ha
tenido un continuo crecimiento, registrando al final de cuarto trimestre de
2015 más de 34 millones de líneas activas a nivel nacional. Las zonas
urbanas son las más pobladas y con mayor concentración de usuarios,
razón por la cual constantemente se encuentran problemas con el servicio o
la cobertura donde las empresas operadoras deben intervenir y proveer
soluciones, por lo que la optimización de la cobertura resulta necesaria para
mantener la buena calidad del servicio satisfaciendo las necesidades de sus
abonados y a la vez lograr un mayor retorno de capital.
En el Perú gran parte de la población tiene limitado acceso a las
telecomunicaciones y es en gran medida por el problema de acceso a la
información actualizada y confiable, la que conlleva a que el desarrollo
económico y social no sea rápido, seguro y transparente.
Bitel es el nombre comercial de Viettel Perú, cuarto participante del mercado
de telecomunicaciones móviles en el Perú, subsidiaria de la empresa
vietnamita Viettel Telecom. En 2011, el ministerio de Transportes y
Comunicaciones le otorgo la concesión por 20 años en bloques de las
bandas de 1900 y 900 Mhz e inicio operaciones comerciales en julio de 2014
10
ofreciendo servicio telefónico e internet móvil utilizando equipos 3G y hacia
finales del tercer trimestre de 2015 había captado el 3.5% de penetración de
mercado.
A pesar del corto tiempo de operación, la operadora tiene una creciente
demanda tanto en zonas rurales como urbanas debido a su presencia en
todas las regiones del Perú, causa que influye directamente en la cobertura
de un sistema de telecomunicaciones, provocando que la calidad de servicio
móvil se degrade paulatinamente sino se tiene un control y diagnostico en
campo para contrastar la expectativa de cobertura del operador, por tal
motivo un proceso de optimización constante se hace necesario.
Es frente a esta situación que surge el siguiente problema de investigación
¿De qué manera la propuesta de optimización de red de acceso en la banda
1900 del Operador móvil Bitel mejorara la cobertura en la Zona Chiclayo?,
teniendo como objeto de estudio: la cobertura del operador móvil Bitel en la
banda 1900.
En coherencia con el problema, el objetivo ha sido Proponer solución para
optimizar la cobertura en la red de acceso en la banda 1900 de la
operadora Bitel, teniendo como objetivos específicos: determinar el área de
cobertura en la Zona Chiclayo, Identificar los niveles de RSCP, diagnosticar
las zonas que presentan overlap y finalmente proponer soluciones para los
problemas encontrados.
A través del cumplimiento de estos objetivos se pretende contribuir a la
realización de futuros proyectos, lo cual beneficia a la empresa operadora,
11
ya que con este proyecto se puede replicar en diferentes lugares donde la
operadora crea necesario optimizar la cobertura.
Los resultados obtenidos aportan al sector de las telecomunicaciones ya que
es una práctica fundamental para mejorar la cobertura móvil. Este informe se
constituye en una fuente importante de referencia para futuros trabajos de
investigación.
El informe de esta investigación se encuentra integrado en cuatro capítulos,
los que se describen a continuación:
En el primer capítulo, se describe la metodología de la investigación que
indica el diseño utilizado, tipo de investigación, técnicas e instrumentos de
recolección de datos, procesamiento de la información, principios éticos y
criterios de rigor científico.
En el segundo capítulo, se plasma los resultados de los estudios con
respecto al estado de cobertura, niveles de señal y solapamiento a través de
drive test y analizando los parámetros correspondientes.
En el tercer capítulo, se presenta la discusión sustentada en el marco teórico
y en los antecedentes de investigación.
Finalmente, se presentan las conclusiones, recomendaciones, sugerencias y
bibliografía.
Seguido de los anexos con las fichas técnicas de los equipos necesarios
para la optimización de la cobertura desplegando una nueva estación
celular.
12
CAPÍTULO I: MATERIALES Y
MÉTODOS
13
MATERIALES Y MÉTODOS
1. Área de Estudio
Esta investigación tuvo como escenario de estudio la Zona Chiclayo.
Dicha zona está compuesta por los distritos de La Victoria, Chiclayo y
José Leonardo Ortiz, los cuales son los distritos con mayor
concentración demográfica de la zona metropolitana de la Provincia de
Chiclayo. Dichos distritos poseen el 11%, 25% y 37% representando
aproximadamente las tres cuartas partes de los cerca de 716 mil
habitantes.
Con respecto a la información obtenida para el estudio de campo se
tomó en cuenta lo siguiente:
a. Superficie Geográfica, ubicada a 27 m.s.n.m. Cuenta con una
extensión territorial de 252.39 km2
b. Accidentes geográficos, el suelo es mayoritariamente llano, con
suave pendiente que se va elevando de oeste a este.
c. Servicio Móvil, por ser una zona con gran cantidad de usuarios
es necesario evaluar el servicio periódicamente.
Por ello, el desarrollo de esta investigación se guio por el paradigma
cuantitativo, el cual permite medir el nivel de señal celular que la red
brinda, usándose instrumentos para recolectar datos distintos tanto
como geográfica como del servicio móvil de la zona metropolitana de
Chiclayo. De acuerdo al tipo de ocurrencia de los hechos en este estudio
fue transversal, ya que se recolectaron datos en un determinado periodo,
14
además fue prospectiva al recurrir a una información actualizada y
reciente.
2. Población
La población está constituida por todos los distritos de la Provincia de
Chiclayo. La muestra se eligió aleatoriamente debido a la naturaleza de
esta investigación conformada por los 3 distritos más poblados en los
cuales de describe la cobertura una red de telefonía celular.
3. Técnicas e Instrumentos
a. Para recolección de datos
Las técnicas que se utilizaron para acceder a la información fueron el
análisis documental y la consulta bibliográfica. Se revisaron tesis,
libros, monografías, etc. Utilizados en formato físico por medio de
computadoras, foto copias, impresiones, etc. Así mismo en formato
digital, extraídos de internet.
b. Para recolección de información de campo
El Drive Test es un conjunto de recorridos que se hacen en una
determinada zona geográfica para verificar el correcto
funcionamiento de la red desde el punto de vista de los clientes o
suscriptores. Se obtienen parámetros que nos describen la
funcionalidad y también la calidad del servicio.
Para realizar una prueba Drive Test se necesitan las siguientes
herramientas:
15
- Estación móvil (celular) con modo operacional, en este caso el
TEMS Pocket 5.1 de Sony Ericsson. En este equipo se pueden
obtener datos muy importantes de la zona de servicio donde se
está ubicado.
Figura 01. TEMS Pocket
Fuente: Autor, 2016
- Un receptor GPS
Figura 02. Receptor GPS Fuente: Autor, 2016
16
- Data Card, dispositivo que permite a una laptop acceder al
servicio de datos de la red móvil por medio de la SIM.
Figura 03. Data Card
Fuente: Autor, 2016
- Dongle, pequeña pieza de hardware que se conecta a otro
dispositivo en este caso laptop, para proveer funcionalidad
adicional. En este caso la mayoría de software para
procesamiento de señales en telecomunicaciones utiliza esta
tecnología como protección contra copias ilegales.
Figura 04. Dongle USB
Fuente: Autor, 2016
17
- Una laptop con el Software TEMS Investigation instalado.
- Un auto para realizar los recorridos.
Para iniciar el drive test los equipos deben conectarse y configurarse de
la siguiente manera:
Se conectan los dispositivos (celular y GPS) a la laptop, se encienden y
luego se inicia el programa. Se deben configurar los puertos donde están
conectados los dispositivos. Una vez todo listo se inicia el drive test en
sí.
El en software TEMS Investigation, el equipo celular y GPS se le puede
asignar un dispositivo (MS1, MS2, MS3, etc). Además se puede
programar un script para que cada dispositivo ejecute una serie de
tareas como llamadas (largas o cortas), mensajes de texto, etc. Así se
pueden registrar todos los eventos que pueden ocurrir con relación al
servicio durante el recorrido.
Luego de hacer el drive test, el recorrido se almacena en un archivo .log,
el cual puede ser reproducido para su respectivo análisis y así, de ser
necesario, corregir los errores que se observen en la red.
Al realizar el análisis se deben tener los datos de la zona a la mano:
frecuencias, cobertura, entre otros. Así, de acuerdo a un resultado
esperado, se analizan los eventos ocurridos.
18
Los puntos críticos que pueden ser capturados son los siguientes:
- Fallas de acceso
- Caidas de llamada (Dropped Calls)
- Llamadas bloqueadas (Bloqued Calls)
- Handover fallidos
- Handover faltantes
- Lugares de cobertura es diferente a la esperada
- Áreas con baja intensidad de señal. (Bajo RSCP)
- Zonas donde están sirviendo las celdas distantes en lugar de las
cercanas. (Overlap)
De los cuales esta investigación se centra en los 3 últimos puntos.
Figura 05. Diagrama básico Drive Test.
Fuente: Autor, 2016
19
4. Aspectos Éticos
Esta investigación se realizó de acuerdo a los principios establecidos en
el Reporte Belmont, indicando el principio de beneficencia, ya que esta
propuesta de optimización se ejecutó en beneficio de los usuarios del
servicio móvil en la Zona Chiclayo (Distritos de La Victoria, Chiclayo y
José Leonardo Ortiz) donde habrá en consecuencia un mejoramiento en
la cobertura móvil. Así mismo el principio de justicia, ya que los
resultados dela misma beneficiaran a toda la población en general sin
distinción de raza, sexo y/o condición social. Finalmente, el principio de
respeto a las personas porque durante el desarrollo de esta
investigación no se generó ningún malestar a los usuarios del servicio
mientras se recolectaba la información de campo, siendo el proceso de
optimización transparente al plano de usuario.
5. Criterios de Cientificidad
Para esta investigación se tomaron en cuenta dos criterios de
cientificidad: la objetividad, ya que se aplicaron instrumentos que fueron
validados por los expertos en la materia. De igual manera se cumplió
con el criterio de auditabilidad, por lo que se redactaron de manera
detallada los pasos desarrollados para la recolección de información.
20
6. Aspectos de Impactos Ambientales
Para esta investigación se tuvo en cuenta los aspectos ambientales
como: Impacto a la calidad de aire, impacto a la calidad de suelo,
impacto a la flora, impacto a la fauna, impacto al paisaje, impacto a la
salud.
La evaluación de todos estos aspectos resulta de relevancia mínima
debido a que durante esta investigación solo se realizó dentro de una
zona urbanizada donde la flora y fauna de la región no se verá afectada
durante la recolección de muestras. Además no se realizó ninguna
construcción que impacte directamente el territorio en estudio. Tampoco
genera un impacto en la salud debido a que las estaciones base de
celulares utilizan potencias de transmisión determinados por los límites
máximos permisibles de radiaciones no ionizantes por sector
correspondiente del Ministerio de Transportes y Comunicaciones.
21
CAPÍTULO II: RESULTADOS
22
RESULTADOS
OBJETIVO 1: EVALUAR EL ÁREA DE COBERTURA EN LOS LA ZONA
CHICLAYO.
El Área de Cobertura es el espacio geográfico donde una estación base
puede comunicar los User Equipment (UE). Es decir, existe presencia del
servicio móvil. Utilizando las pruebas Drive Test se pudo identificar dentro de
los distritos de muestra la superficie donde se cuenta con el servicio móvil.
1. Superficie Geográfica
DISTRITO
SUPERFICIE
(km2)
La Victoria 29.36
Chiclayo 174.46
José Leonardo
Ortiz
28.22
Zona Chiclayo 232.04
Tabla 01. Superficie Geográfica de Muestra. Fuente: Autor, 2016
En la tabla 01 se puede observar el espacio territorial total que evaluó
conformado por los tres distritos tomados como muestra. Las pruebas
de Drive Test se realizaron cubriendo por completo el área geográfica
para poder recolectar información de campo que represente
fidedignamente la muestra.
23
Figura 06. Delimitación de Zona Chiclayo
Fuente: autor, 2016
En la figura 06 se puede observar la totalidad de la Zona Chiclayo. La
cual considera los tres distritos adyacentes La victoria, Chiclayo y
José Leonardo Ortiz, delimitados de color negro, rojo y azul
respectivamente.
24
2. Ruta de muestra
Figura 07.Ruta de Drive Test
Fuente: Autor 2016
En la figura 07 podemos observar el recorrido total realizado durante
la prueba drive test, el cual servirá para evaluar los demás parámetros
en esta optimización. La ruta se proyectó dentro de los distritos de
muestra tratando de recolectar la información de campo homogénea
tanto los bordes como en la parte central de la ciudad que
representen en su totalidad la superficie en estudio.
25
3. Medición de Cobertura
Se considera cobertura a la presencia de señal y servicio dentro de un
área determinada. Es decir, para que un centro urbano o rural se
considere con cobertura, los niveles de señal deben sobrepasar un
umbral establecido y además tener el servicio móvil activo y poder
hacer uso del mismo.
Para conocer los niveles de señal, las pruebas de drive test son
necesarias para poder almacenar muestras de las señales y poder
analizar sus características o parámetros.
Además para determinar si la el servicio está en funcionamiento y los
usuarios pueden usarlo se utilizan Indicadores Clave de Desempeño
(KPI), los cuales son perfiles que cuantifican y representan el nivel de
eficiencia al momento de hacer uso de dicho servicio.
a. CDR: Call Dropped Rate (Tasa de llamadas Caídas) Es la
tasa que indica el grado en que la comunicación puede
terminarse por motivos involuntarios del usuario en relación al
total de llamadas que han podido establecerse.
CDR = #Llamadas Caídas / # Llamadas Establecidas
El CDR es útil para medir la retenibilidad del servicio móvil, es
decir, que se pueda mantener el servicio después de
establecida la comunicación.
Se calcula por medio de dos contadores: llamadas caídas y
llamadas establecidas y dicha relación no debe ser mayor a
dos.
26
Las llamadas establecidas son aquellas que exitosamente han
logrado establecer un canal de comunicación y se inició la
comunicación efectiva.
Las llamadas caídas son aquellas donde la comunicación se
pierde inesperadamente por motivos diferentes al usuario
después de haber sido establecida.
Se usara este indicador para demostrar que la cobertura es
efectiva, servicio está en funcionamiento y puede ser usado
por usuarios.
b. Velocidad de capa de aplicación: Es definido como el número
de bits de datos de usuario por unidad de tiempo, entregados
por la red hacia una aplicación final, excluyendo cabeceras de
protocolo y paquetes de datos retransmitidos. Este indicador
mostrara el servicio de datos activo y en funcionamiento.
(ETSI TR 37.901 (V11.4.0) UMTS; LTE; User Equipment (UE)
application layer data throughput performance)
Para medir la cobertura del centro poblado urbano se recogen
muestras a lo largo de toda la superficie de los distritos de muestra y
se determinará con cobertura si el 80% de su superficie debe cumplir
los siguientes requisitos:
- Intensidad de señal mínima promedio de -95 dbm (servicio de
voz y datos)
- Establecimiento y retenibilidad de una llamada (servicio de voz)
27
- Establecer acceso a la red y permitir medir la velocidad de
acceso a internet. (servicio de datos)
Para estudios de campo se recogieron muestras en áreas externas de
la ciudad cubriendo en su totalidad la superficie de los distritos de
muestra obteniendo los siguientes resultados:
Zona 3G
Velocidad Capa
de Aplicación
(Mbps)
#Llamadas
Caidas
#Llamadas
Establecidas CS CDR
Muestra
Total
Promedio
RSCP
(dbm)
Bitel
Chiclayo_1900 0 1095 0.00 2486069 -76 3.26
Tabla 02. Resultados de Cobertura.
Fuente: Autor, 2016
La tabla 02 muestra los resultados para considerar la muestra con
cobertura: las lecturas de potencia promedio es mayor a -95 dbm. El
promedio hallado fue -76 dBm, sobrepasando ampliamente el umbral
establecido lo cual asegura que el servicio móvil sea adecuado.
La Tasa de Llamadas caídas hallado fue cero, es decir, menos del 2%
del total de llamadas establecidas lograron culminar exitosamente.
El 100% de llamadas establecidas indica que el servicio móvil posee
una retenibildiad óptima.
La conexión de datos fue exitosa y permitió la medición de
intercambio de información. El promedio obtenido fue de 3.26 Mbps.
28
OBJETIVO 2: IDENTIFICAR LOS NIVELES DE RSCP
En una red WCDMA, el parámetro para medir la intensidad de señal es
Recieved Signal Code Power (RSCP). Este parámetro se mide utilizando
como referencia la energía detectada en el Common Pilot cannel (CPICH)
en el UE. Dichos registro de potencia también son reportados al eNodeB
para evaluar parámetros de handover o traspaso. (Garcia, E. (2015) Diseño
e Instalación de un Nodo B adicional en una zona de alto tráfico de la
ciudad de el coca provincia de Orellana para aumentar capacidad y
cobertura de la red UMTS. Escuela Politecnica Nacional. Quito, Ecuador)
1. Rango de RSCP
Se estableció umbrales de potencia para centros poblados no
menores a -95 Dbm. Esto implica que el promedio de todas las
muestras recolectadas debe resultar en niveles mayores al indicado.
Para Describir los niveles de RSCP en este estudio de campo es
rango de -80 Dbm a -115 Dbm. Donde -115 se considera sin servicio
o señal baja. La operadora considera umbrales de la siguiente
manera:
Rango RSCP Indicador Calidad
Desde -70 Dbm
hasta -115 Dbm
-70 Dbm a -85
Dbm Verde Bueno
-85 Dbm a -100
Dbm Amarillo Pobre
-100Dbm a -115
Dbm Rojo Sin cobertura
Tabla 03. Niveles de RSCP
Fuente: Autor, 2016
29
2. Niveles de RSCP
Figura 08. Niveles de RSCP
Fuente: Autor, 2016
De acuerdo a la tabla 03, todos los puntos de color verde representan
un nivel de señal suficiente para poder acceder al servicio, es decir,
realizar llamadas y navegar con internet. Los puntos amarillos
representan potencia pobre que si permite acceder al servicio pero
puede representar obstáculos en la línea de vista entre la eNb o
alguna dificultad externa a la red. Los puntos de color rojo indican
baja potencia de señal o sin cobertura lo cual es un problema grave al
no poder acceder al servicio o tener perdida del mismo al ingresar en
dicha zona.
30
OBJETIVO 3: DIAGNOSTICAR LAS ZONAS QUE PRESENTAN
OVERLAP.
El overlap o Solapamiento es un fenómeno en el cual dos o más celdas
irradian en un espacio geográfico común generando principalmente
interferencia innecesaria afectando directamente el servicio.
En el trabajo de campo se pueden encontrar este tipo de problemas
principalmente cuando se ponen en servicio estaciones nuevas. Para que
esto suceda debe existir una configuración física de radio previa: ubicación,
altitud, azimuth, inclinación y potencia.
La existencia problemas de solapamiento generalmente se debe a fallas en
los parámetros mencionados anteriormente. Un grado de solapamiento alto
no afecta por sí mismo al servicio, sino que al existir señal de diferentes
celdas en un mismo lugar genera interferencia co-canal, la cual afecta
perceptiblemente el servicio de datos.
1. Rango de Solapamiento
Para evaluar el grado de solapamiento se estableció un rango desde
1 hasta más de 4 celdas.
Rango Solapamiento Indicador Calidad
Desde 1 Celda
hasta >=4
celdas
1 celda Verde
Bueno
2 celdas Amarillo
3 celdas Naranja
>= 4 celdas Rojo Regular
Tabla 04. Rango de Solapamiento
Fuente: Autor, 2016
31
La tabla 04 indica que al encontrar de 1 a 3 celdas, el solapamiento
se considera bueno y a partir de 4 a más debe considerarse regular.
Cada uno de estos casos de solapamiento se explica a continuación:
a. 1 Celda: Cuando en cierto punto de la cobertura se obtiene
servicio de una sola celda es correcto. Esto puede suceder a
las afueras de la ciudad o en bordes de celda donde el UE se
aleje de la zona de cobertura.
b. 2 Celdas: sucede cuando el UE se moviliza justo entre 2 celdas
adyacentes y ambas deben estar configuradas correctamente
en caso de handover.
c. 3 Celdas: es el caso más frecuente, dentro del diseño típico de
una red móvil y permite aun tener un servicio de calidad.
d. 4 Celdas: sucede en casos donde existen alta cantidad de
suscriptores y el tamaño de la celda necesita ser reducido para
aumentar su capacidad y a la vez integrar una nueva celda.
e. Mayor a 4 celdas: es desfavorable en una red móvil debido a
que afecta directamente a la calidad del servicio, generando
interferencia co-canal y disminuyendo principalmente la
velocidad de datos.
32
2. Rango de interferencia
Para medir y describir la interferencia utilizamos el indicador Ec/No.
Ec/No (Energy chip on the Noise Spectral Density), es la energía por
chip recibida, dividida por la densidad de potencia de ruido. Es decir,
es la relación que describe la potencia total de la señal recibida con
respecto a la densidad total de ruido en la banda. (Garcia, E. (2015)
Diseño e Instalación de un Nodo B adicional en una zona de alto
tráfico de la ciudad de el coca provincia de Orellana para aumentar
capacidad y cobertura de la red UMTS. Escuela Politecnica Nacional.
Quito, Ecuador)
Ec/No = RSCP/RSSI
Ec/No (dB) = RSCP (dBm) – RSSI (dBm)
Ecuación 01. Ec/No
Donde:
RSCP: Received Signal Code Power, es el nivel de potencia del
CPICH (dBm)
RSSI: Received Signal Strenght Indicator, es el nivel de potencia
sobre toda la portadora incluyendo todas las componentes
recibidas de la misma celda y de adyacentes en la misma
frecuencia.
33
Rango Ec/No Indicador Calidad
Desde -9 dB
hasta -14 dB
>=-9 Verde Bueno
>=-11 Amarillo Regular
>=-14 Naranja Regular
>14 Rojo Malo
Tabla 05. Rango de Ec/No.
Fuente: Autor, 2016
a. Ec/No Bueno: Se considera hasta umbral de -9 dB como nivel de
interferencia bueno porque el nivel de interferencia intrínseco al
sistema y permite hacer uso del servicio sin dificultades de acceso
ni retenibilidad.
b. Ec/No Regular: Se consideran límites de hasta -11 o -14 dB como
un indicio de fuentes de interferencia externa. En estos niveles se
puede afectar en mayor grado el servicio móvil de datos, es decir
la velocidad de acceso disminuye.
c. Ec/no Malo: Se considera un umbral mayor a -14dB debido a que
con este grafo de interferencia se ve afectado por completo el
servicio de datos comprometiendo el acceso a la red. Además el
servicio de voz también es gravemente afectado disminuyendo la
claridad de la llamada.
34
3. Solapamiento
Figura 09. Niveles de Solapamiento
Fuente: Autor, 2016
La figura 09 muestra exactamente el mismo recorrido de prueba que los
descritos anteriormente señalando en este caso los puntos o zonas de
solapamiento de celdas.
De acuerdo a la tabla 05, se considera solo los puntos de color rojo como
regular. Esto no implica que estas zonas presenten una afectación crítica
que disminuya la calidad del servicio. La evaluación del nivel de
solapamiento se relaciona directamente con la velocidad de internet móvil.
35
Como resultado de esta prueba se presenta una tabla con el los respectivos
porcentajes de solapamiento e interferencia, ambos obtenidos en la prueba
de drive test.
Zona_Banda Solapamiento
≥4 celdas
Solapamiento
3 celdas
Solapamiento
2 celdas
Servicio
con 1 celda
Promedio
Ec/No (dB)
Chiclayo_1900 0.71 1.43 4.67 83.37 -5.5
Tabla 06. Porcentajes de solapamiento.
Fuente: Autor, 2016
La tabla 06 muestra el resultado de las pruebas de campo. Identificado de
color verde se encontró más aproximadamente 83% del recorrido de
muestra con un servicio móvil brindado por solo una celda, siendo este el
mayor índice que describe el solapamiento en los distritos de muestra. El
solapamiento mayor a una celda representan individualmente menos del 5%
de las muestras de campo, esto quiere decir que, los índices de
solapamiento en la zona en estudio se encuentran en niveles óptimos.
Además el promedio de interferencia hallado para todo el recorrido de
muestra fue de -5.5 dB. Según el cuadro 05 este indicador se encuentra
dentro del umbral considerado bueno, es decir que este nivel de interferencia
no representa problema ni genera deficiencias al servicio móvil de voz o
datos.
36
OBJETIVO 4: PROPONER SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS
ENCONTRADOS
El detectar problemas en la red es un proceso conocido como optimización,
es una etapa dentro del despliegue de una red móvil en el cual se debe
contrastar que el funcionamiento es correcto y que todos los recursos de la
red están siendo usados de manera óptima.
1. Despliegue de una red móvil
La creación de una red móvil es un proceso complejo teniendo en
cuenta la numerosa cantidad de parámetros que se necesita calcular
y diseñar.
Para un apropiado proceso de despliegue se sigue un estilo “divide y
conquista”. Dividido en tres etapas generales con sub etapas más
puntuales dentro de cada una, enfocándose en distintas variables en
cada paso.
Figura 10. Despliegue de una red móvil.
Fuente: WCDMA Network planning and optimization, Qualcomm
37
De todas las fases del despliegue, las más críticas se consideran el
planeamiento de red (network planning) y la Optimización de radio
(RF Optimization) por tener impactos a largo plazo en el desempeño y
capacidad.
a. Network Planning
En esta etapa se decide, planifica y diseña los requerimientos de
un área determinada correspondiente a cobertura y capacidad,
estos deben ser lo suficientemente flexibles para permitir la
expansión de la red sin mayores cambios. En esta etapa se enfoca
en:
- Definir los requerimientos de red. Se necesita dimensionar la
red por cobertura y capacidad (área y profundidad de
cobertura, capacidad de acceso, frecuencias, etc.)
- Definir el número de sitios requeridos para una cobertura
dada: configuración de sitio, configuración de radio. Debe
tenerse en cuenta la relación site-to-site para evitar el riesgo
de cobertura insuficiente o exceso de interferencia downlink.
- Definir el máximo número de sitios requeridos por capacidad a
largo plazo.
38
Figura 11. Proceso de Planeamiento de Red
Fuente: WCDMA Network planning and optimization, Qualcomm
b. WCDMA Optimization
La etapa de optimización puede ser vista como extensa con un
gran número de parámetros a manejar, pero puede dividirse en
pasos más simplificados donde cada uno se enfoca en parámetros
limitados.
Figura 12. Proceso de Optimización simplificado
Fuente: WCDMA Network planning and optimization, Qualcomm
39
En el primer paso se asegura que el sistema esté listo para
optimizar y que sea capaz de modificar parámetros
adecuadamente.
El segundo paso se enfoca en la cobertura de radiofrecuencia
(área de cobertura, RSCP, interferencia, etc).
El tercer paso se enfoca en el desempeño del servicio de voz:
probabilidad de acceso y retención.
El cuarto paso se enfoca en el desempeño de la calidad y
retención de diversos servicios de voz y datos con parámetros
como handover, acceso y configuración de RF.
2. Significado de optimización en Comunicaciones móviles
En primer lugar se debe dejar en claro el significado de “optimizar”.
Optimizar significa conseguir que algo llegue a la situación óptima
para obtener los mejores resultados, es decir, mejorar algo que ya
existe y está funcionando.
En comunicaciones móviles la optimización lleva a mejorar la calidad
de la red.
Existen dos puntos de vista para mejorar u optimizar la red:
- Desde los suscriptores o clientes:
Se realizan pruebas para detectar vulnerabilidades y realizar
cambios diversos para eliminarlos. También puede
considerarse los reclamos por parte de los usuarios y verificar
la respectiva zona aplicar cambios correspondientes.
40
- Desde el operador:
Frecuentemente el operador realiza cambios en los parámetros
de la red por darse cuenta que así va a funcionar mejor.
También pueden realizarse cambios para que los recursos
sean administrados mejor.
(LUCENT TECHNOLOGIES, Network Wireless Systems: Methods and Procedures for GSM RF Optimisation. RFEC Global Platform Group, Abril 2001)
3. Propuesta de optimización
En los objetivos 1,2 y 3 se describió la cobertura en la Zona Chiclayo
midiendo los parámetros del área de cobertura, nivel de potencia y
nivel de solapamiento detectando una vulnerabilidad crítica, siendo
este un área con ausencia de cobertura o “agujero de cobertura”
ubicado en el distrito de José Leonardo Ortiz, es decir, la existencia
de una porción del área que se espera está cubierta por completo en
la cual los niveles de potencia están por debajo de la expectativa del
operador.
Figura 13. Agujero de cobertura
Fuente: Autor, 2016
41
Figura 14. Ubicación del agujero de cobertura
Fuente: Autor 2016
Para resolver el agujero de cobertura podemos considerar dos
opciones, diferenciadas entre sí por la dificultad de aplicación, el
tiempo que tomaría llevarse a cabo y el costo de implementación a
largo plazo.
A continuación se describirá las ventajas y desventajas de ambas
posibles soluciones.
42
3.1. Propuesta 1
La primera posible solución consiste en un cambio en los
parámetros de radio de la celda activa más cercana al área en
cuestión. Los parámetros que pueden modificarse son el
azimuth, inclinación y la potencia de trasmisión.
Es decir, si existe una celda activa con una orientación cercana
a la zona que necesita ser optimizada, esta orientación (azimuth)
puede modificarse de igual forma con la inclinación para poder
extender la cubertura hasta dicha zona, siempre y cuando, el
nuevo valor de azimuth ubique a la celda activa sobre el área en
cuestión sin perjudicar el área donde previa donde irradiaba.
Para desarrollar a detalle esta opción de optimización debe
tenerse en cuenta los criterios a continuación descritos.
3.1.1. Ampliación de cobertura celular
Para la ampliación de cobertura celular se debe tener en
cuenta algunos criterios principales como:
3.1.1.1. Operación de un NodeB
El nodoB es un elemento que compone la red de acceso en
una red de telefonía móvil. Tiene como objetivo principal
proporcionar acceso simultaneado a los equipos móviles
por medio de la interfaz de radio.
3.1.1.2. Criterios para implementar nueva estación
- Modelo de Propagación
Es el método de cálculo que se emplea para estimar la
propagación de las ondas electromagnéticas por el
43
espacio. Se debe decir que modelo se desea emplear
en cada caso en función al entorno en el cual se realiza
el despliegue de red, la tecnología empleada, las
bandas de frecuencia y la información cartográfica
disponible para modelar el terreno. Los métodos de
propagación más usados son los siguientes:
a. Rec. 526 IUT-R: Método determinístico basado en
difracción. Valido para frecuencias mayores a
30MHz. Empleado en todos los servicios
radioeléctricos en entornos rurales y mixtos.
b. Línea de vista: Método de cálculo que proporciona
predicción del nivel de señal únicamente en
condiciones de despegamiento del trayecto aplicado
la atenuación por espacio libre.
c. Rec. 1546 UIT-R: Método empírico para la gama de
frecuencias de 30 MHz a 1 GHz. Valido en entornos
rurales para cualquier servicio radioeléctrico, pero
especialmente recomendado para radiodifusión
sonora y audiovisual cuando no se dispone de
cartografía precisa o a distancias superiores a los
100km.
d. Okumura-Hata: Metodo empírico valido en la gama
de 150 MHz a 2GHz. Recomendado para servicio
móviles y de acceso de banda ancha en entornos
rurales y urbanos.
44
e. Okumura-Hata Modulado: Método hibrido valido en
la gama de 150 MHz a 2 GHz. Basado en el método
de Okumura-Hata, realiza una corrección en función
de las pérdidas de difracción.
f. COST 231: Método determinístico valido en la gama
de frecuencias de 800 MHz a 2 GHz. Recomendado
para entornos urbanos en servicio móvil y acceso
de banda ancha.
g. Standford University Interim: Método empírico valido
para froncias menores a 11GHz. Recomendado
para servicios móviles de acceso de banda ancha
(especialmente WIMAX).
h. Rec. 1812 UIT-R: Método determinístico valido en
frecuencias de 30 MHZ a 3 GHz. Empleado en
entornos rurales y mixtos para todos los servicio
radioeléctricos y en especial radiodifusión.
i. Rec. 452 UIT-R: Método de cálculo determinístico
valido en la gama de frecuencias de 700 MHz a 50
GHz. Especialmente recomendado para el cálculo
de interferencias en radioenlaces del servicio fijo.
j. Rec. 530 UIT-R: Método de cálculo determinístico
valido para frecuencias mayores de 30 MHz.
Incorpora el análisis de variabilidad de radioenlaces
digitales del servicio fijo.
45
- Link Budget
Es el cálculo para determinar el presupuesto de enlace.
Es decir, la suma de ganancias y pérdidas de potencia
entre el transmisor y el receptor.
En este cálculo se incluyen los siguientes elementos:
a. Potencia de transmisión.
b. Ganancia de antena (receptor y transmisor)
c. Perdidas por alimentación de antena
(receptor y transmisor)
d. Perdidas por sendero
e. Sensibilidad del receptor
En esencia, el presupuesto de enlace se calcula en
base a la siguiente ecuación:
Potencia Recibida (dBm) = Potencia transmitida (dBm) + Ganancias (dB) – Perdidas entre transmisor y receptor (dB)
Ecuación 02. Link Budget
(Jordan, E. (2009). Ondas electromagnéticas y sistemas radiantes. 2da. Ed.)
Para establecer una ecuación “link Budget”, es
necesario estudiar todas las áreas donde las ganancias
y pérdidas pueden ocurrir entre el transmisor y
receptor.
46
Una típica ecuación link Budget para un sistema de
comunicaciones tiene la siguiente relación:
Pout = Pt + Gt – Lt – Lfs – Lm + Gr - Lr
Pout = 20w + 15dbi – 15db – 5db – 10db + 2dbi –
1db
Pout = 32.01 dbm
El resultado de nuestra potencia recibida demuestra
que es muy eficiente ya que no supera los 100 dbm
considerado dentro del rango de señal deficiente.
Donde:
Pout = Potencia recibida (dBm)
Pt = Potencia de salida del transmisor (dBm)
Gt = Ganancia de antena del transmisor (dBi)
Gr = Ganancia de antena del receptor (dBi)
Lt = Alimentador del transmisor y perdidas asociadas
(conectores, alimentador, etc) (dB)
Lfs = Perdida de espacio libre o perdida de camino (dB)
Lm = Diversas perdidas de propagación (margen de
desvanecimiento, perdidas del medio, etc.) (dB)
Lr = Alimentador del receptor y perdidas asociadas (dB)
47
- Altura: es la ubicación de las antenas sobre el nivel del
suelo.
- Numero de sectores: Es la cantidad de antenas
sectoriales de cobertura celular que se utilizara en
dicha zona. Se define según la distribución del área en
cuestión, en la práctica se utilizan 3 o 4 sectores.
- Azimut: indica la orientación en la que debemos fijar la
antena en el plano horizontal. Se expresa en grados
con referencia al norte. Cuando se necesita ampliar
cobertura, los ángulos azimut pueden ser
seleccionados teniendo como referencia áreas de
especial interés (estadios, centros comerciales, plazas,
etc.)
- Down tilt o inclinación: es la inclinación de las
antenas y determinara la distancia hasta donde cubrirá
la celda.
Se considera el ancho de haz vertical de la antena
elegida. Así, con un terreno llano una vez determinada
la distancia, la altura de las antenas y su haz vertical
podemos calcular el tilt necesario. Si el terreno
estuviera deprimido, el tilt habría de ser mayor para
compensar la variación de altura.
48
En aplicaciones de campo se considera un valor
llamado inclinación total (total tilt), siendo la suma de
una inclinación mecánica y la inclinación eléctrica.
Figura 15. Inclinación mecánica
La inclinación mecánica es el ángulo con respecto al plano
vertical, le cual sirve como referencia para mover en su
totalidad la posición de la antena. Es decir la parte frontal
puede irradiar variando la posición de arriba hacia abajo.
Figura 16. Inclinación eléctrica
49
La inclinación eléctrica es el ángulo que toman los
transductores internos de la antena, es decir, toma como
referencia el plano vertical pero la parte frontal de la antena no
cambia de posición.
Figura 18. Cálculo de downtilt
50
Para determinar el ángulo de inclinación se resuelve:
Ecuación 03. Inclinación
Donde:
Adt = Inclinación de antena
Ht = Altura de antena Tx
Hr = Altura de antena Rx
D = Distancia entre Tx y Rx
Router = Fuera del radio de cobertura
Rinner = Debajo del radio de cobertura
Θbw = Ancho de haz de antena
Si existe una celda activa con azimuth sobre el área a optimizar
no es necesario modificar la orientación de otra celda, sino que,
debe considerarse parámetros de potencia e inclinación. Así
Cambiando la inclinación y potencia de transmisión la cobertura
podría llegar extenderse.
Si se quisiera aplicar esta opción para optimizar el agujero de
cobertura, se debe analizar la celda activa más cercana.
51
Figura 15. Celda Activa cercana al agujero de cobertura
Fuente: Autor, 2016
La figura 15 muestra la estación LAM0068, la cual posee una celda
cuya irritación apunta justo dentro de la zona que se desea optimizar.
Los parámetros de dicha celda son:
CELDA LONGITUD LATITUD AZIMUT POTENCIA ALTURA TILT
LAM0068B3G11 -79.83789
-6.7524
30 20 33 10
Tabla 07. Parámetros de radio LAM0068B3G11
Fuente: Autor, 2016
52
El nombre la estación está formado de la siguiente manera:
1: Indica la sucursal o región
2: Numero de estación en la sucursal
3: Indica que es un Nodo B
4: Indica la tecnología usada
5: Indica la banda (0) 900Mhz, (1) 1900 Mhz
6: Indica el número de celda
La tabla 07 muestra los parámetros de radio del primer sector donde
se encuentra la celda activa más cercana a la zona afectada:
ubicación, altitud, orientación, potencia e inclinación.
Con el diagnostico descrito en este informe de investigación se pudo
notar la ausencia de cobertura exactamente de dicha celda. Según lo
descrito previamente, para extender la cobertura debe modificarse la
potencia e inclinación manteniendo la orientación debido a que es la
adecuada.
Para comprobar si la cobertura puede extenderse modificando ambos
paramentos, se simulara la cobertura usando nuevos valores:
53
PARAMETRO VALOR
Altura Tx 33
Altura Rx 1.5
Distancia 1200
Acho de haz 13
Tilt Calculado 1
Tabla 08. Valores para calcular downtilt.
3.1.2. Simulación
Para la realización de la simulación se utilizó el simulador
profesional de cobertura radioeléctrica online “Xirio Online”.
Este simulador nos permite de elegir el tipo de estudio a
simular (perfil, cobertura, etc.) así como también el servicio
o tecnología (2G, 3g, 4G) del mismo. Seleccionando dicha
configuración, el simulador establece el resto de
parámetros del estudio y de los elementos que intervienen
en el mismo con valores por defecto adecuados al tipo de
cálculo a realizar.
Brinda la posibilidad de configurar elementos como el
transmisor, receptor, método de cálculo, área de cálculo,
cartografía, antenas, etc.
54
a. Propiedades de LAM0068B3G11
Figura 16. Propiedades de LAM0068B3G11
Fuente: Autor, 2016
b. Propiedades de parámetros de recepción del terminal
Figura 17. Propiedades de parámetros de recepción
Fuente: Autor, 2016
55
c. Propiedades de método de cálculo
Figura 18. Propiedades de método de cálculo
Fuente: Autor, 2016
d. Área de cálculo
Figura 19. Área de cálculo
Fuente. Autor, 2016
56
e. Rango de Resultados
Figura 20. Rango de resultados
Fuente. Autor, 2016
f. Resultados de simulación
Figura 21. Resultado de simulación
Fuente. Autor, 2016
Según los resultados de la simulación utilizando los nuevos
parámetros de potencia e inclinación, se puede observar que la
cobertura no podría extenderse para dar servicio en la zona a
optimizar.
57
Esta opción no puede ser la óptima debido a que el grado de
inclinación que se halló de acuerdo a la distancia necesaria es 1°.
En área urbana como este escenario no es recomendable usar
ángulos tan reducidos porque la propagación del haz principal
tendería al horizonte. Si el haz principal irradia hacia el horizonte
el alcance de la celda es mayor y generará interferencia y
solapamiento a mayor número de celdas distantes.
3.2. Propuesta 2
Esta propuesta trata en proponer el despliegue de una nueva
estación base celular. Para llevar a cabo esta propuesta debe
analizarse diversos factores que a continuación se detallan.
3.2.1. Ubicación de la nueva estación
3.2.1.1. Criterios para nuevo emplazamiento
Existen dos limitaciones básicas en el diseño de una red móvil
que fundamentan la necesidad de establecer nuevas
estaciones, estas son: limitación del radio de cobertura y
limitación de capacidad.
En zonas urbanas, el entorno de propagación se ve alterado
por los efectos de reflexión y difracción generados por los
edificios y demás obstáculos propios de dicho escenario. Uno
de los principales efectos ocasionados es el incremento de la
atenuación en comparación con las zonas no urbanas. Esta es
la razón fundamental por la cual el radio de cobertura de las
estaciones base de telefonía móvil se ve reducido.
58
Por otro lado, una estación base tendrá un límite de llamadas a
las que pueda servir simultáneamente, este número podrá
variar en función a las configuraciones físicas y lógicas de la
estación. La limitación en términos de capacidad es muy
severa en entornos de alta densidad demográfica, motivo por el
cual podría ser necesario la instalación de nuevas estaciones
base en una determinada zona para poder atender la demanda
de servicio.
Desde el punto de vista técnico, un emplazamiento adecuado
para ubicar una estación de telefonía celular debe cumplir los
siguientes requisitos:
- Debe situarse en un punto visible predominante sobre el
entorno para garantizar la máxima cobertura posible con
la mínima perdida de potencia. Motivo por el cual se
suele escoger edificios o estructuras visualmente
dominantes.
- Deben permitir la colocación de una caseta para
ubicación de equipos. Habitualmente se construyen en
azoteas armonizándose en lo posible con el entorno
arquitectónico del emplazamiento escogido.
- La estructura del emplazamiento debe permitir la
colocación de mástiles y soportes necesarios para la
colocación de elementos radiantes otorgando la máxima
seguridad a las instalaciones.
59
- Debe estar cerca de la zona a la cual se requiere dar
cobertura. Cuanta más cerca se encuentre sobre la zona
a cubrir menos será la potencia que necesita transmitir la
estación base y también será menor la potencia que
deben transmitir los terminales móviles para funcionar
adecuadamente.
(Fernandez, V. (2010). Ejemplo de diseño e
implementación de una estación base GSM/UMTS (tesis
de grado) Universidad Politécnica de Valencia, España.)
3.2.1.2. Características del terreno
a. Altitud: el área donde se desea ampliar cobertura tiene
en promedio 30 msnm.
b. Relieve: generalmente llano con suaves pendientes, sin
accidentes geográficos relevantes.
Las características del terreno no representan dificultad
para la extensión de cobertura móvil. Además el área en
estudio será considerada sub urbana al encontrarse en la
periferia del terreno poblado.
60
3.3.3.1. Localización del sitio
Como se describió anteriormente, la nueva estación
debe estar lo más centrada posible en el área a cubrir.
La ubicación exacta puede variar al momento de
adquirir el emplazamiento. Para la simulación de esta
propuesta se consideró la siguiente información:
- Coordenadas
Latitud : 6°44'44.89"S
Longitud : 79°49'54.74"O
Altura : 30 msnm
- Ubicación
Distrito : José Leonardo Ortiz
Provincia : Chiclayo
Región : Lambayeque
3.3.3.2. Parámetros de nueva estación
Tabla 09. Parámetros de nueva estación
Fuente. Autor, 2016
La tabla 09 resume los parámetros que se han obtenido
usando cálculos descritos para la opción 1. La altura de
la nueva estación se propone en 42 metros, altura total
siendo esta medida desde el suelo.
Los azimut en este caso deben ser elegidos de cuerdo
a la demografía de la zona a optimizar, es decir se
sector 1 sector 2 sector 3
H_ant 42 42 42
Azimut 105 200 300
Distancia 500 500 700
Tilt 3,2 3,2 2,3
61
debe observar geográficamente la forma de la zona y
donde exista mayor concentración de pobladores y las
antenas orientadas siempre procurando una
propagación en 360°, además no se debe tener valores
de azimut iguales que en las celdas activas
adyacentes, esto aumenta el riesgo de interferencia
gravemente.
La distancia máxima es medida hasta el punto donde
se necesita que el lóbulo principal extienda cobertura,
para cada sector puede ser diferente pero al
encontrarse en un punto relativamente central en el
área, dichas distancias serán semejantes.
El último parámetro calculado fue la inclinación
tomando en cuenta la altura y distancias obteniendo
valores cercanos a 3°.
Teniendo todos estos valores se puede simular la
cobertura que tendrá la nueva estación para brindar
mejor servicio dentro del área a optimizar.
3.2.2. Equipamiento
Los operadores suelen asesorarse y adquirir una solución
acorde a los requerimientos identificados durante la
planificación de red ofrecida por una empresa fabricante o
vendor.
62
La Operadora Bitel utiliza una solución proporcionada por el
vendor ZTE, la cual provee equipos predeterminados acorde a
los requerimientos a corto plazo.
El sistema radiante compuesto por las antenas también posee
modelos predefinidos para cada banda de frecuencia y la
necesidad de cobertura.
3.2.2.1. Sistema Radiante
Figura 22. Antena Sectorial APXV18-206513-C-A20
a. Características:
- Alta ganancia y bajo VSWR.
- Cubierta de fibra de vidrio resistente a todo tipo de
clima.
- Posee kit de instalación para montaje en poste con
ángulo ajustable.
- Conexión ACU (Antenna Control Unit)
63
b. Diagrama de Radiación:
Figura 23. Patrón vertical
Figura 24. Patrón Horizontal
64
3.2.2.2. Equipamiento
a. Radio Remote Unit (RRU)
Equipo que funciona como transmisor facilitando la
comunicación inalámbrica entre UE y la red. La RRU
permite extender la cobertura administrando potencia
además administra la interfaz óptica. También puede
interpretar distintos arreglos de antenas para mayor
eficiencia. Ejerce roles como duplexor, tranceiver y
amplificador.
R8860E es un equipo RF multi-portadora, puede ser
configurado como sólo GSM, sólo UMTS o ambos. En
modo GSM puede configurarse de 1 a 6 TRX con
modulación GMSK y puede proveer hasta 80W de
potencia de salida. Si es usado en modo UMTS, puede
soportar 4 portadoras con hasta 80W de salida. En
modo mixto puede soportar 4 TRX GSM más 1
portadora UMTS o 2 TRX GSM más 2 portadoras UMTS.
65
Figura 25. RRU ZTE R8860E
Características:
- Equipo compatible con plataforma SDR
(Sofware Defined Radio)
- Flexibilidad para soportar GSM y UMTS con
software de configuración.
- Pequeño ligero y fácil instalación.
- Amplificador de potencia de alta eficiencia y
bajo consumo.
- Diseñado para disipación termal pasiva, ahorro
de potencia y bajo ruido.
- Diseño resistente para escenarios de interiores
y exteriores.
- Soporte multi-portadoras
- Protección de poder de alimentación
66
b. Base Band Unit (BBU)
Es una unidad que procesa las señales en banda base.
Una estación base típica consisten en una BBU y las
unidades de procesamiento de RF (RRU) y es
responsable de la comunicación a través de interfaces
físicas. Tiene las características de tener diseño
modular, tamaño pequeño, bajo consumo de energía y
se puede implementar fácilmente.
Figura 26. BBU ZTE B8200
La unidad de banda base posee ranuras modulares
donde se puede agregar o cambiar tarjetas acorde a las
necesidades de diseño o capacidad.
Donde:
- CC (Control & Clock Board): usada para el control y
manejo de la BBU. Está provisto por una conexión
Ethernet y un reloj del sistema. Cumple las siguientes
funciones:
CC se encarga de procesar el protocolo de la interfaz
Iub, monitoreo, control y mantenimiento de la estación
base través de la interfaz LMT, supervisa el estado
de ejecución de cada módulo del sistema, maneja las
67
versiones de software de los componentes
programables además de actualización local y remota,
genera y entrega señal de reloj demandad por cada
parte y provee señal de reloj en tiempo real para
sistema de operación y mantenimiento.
- FS (Fabric Switch board): Provee la interfaz óptica en
banda base entre la BBU y RRU y procesa la señal
IQ. Cumple las siguientes funciones:
Multiplexa los datos recibidos y recupera la señal IQ,
mapeo IQ en downlink y multiplexa las señal a
señales ópticas, transmite las señales multiplexadas
al BP.
- UBPG (Universal Baseband Processing GSM): Es el
modulo que procesa las señales en banda base en
GSM. Procesa los protocolos de capa física y
protocolos de tramas especificados por 3GPP. Sus
principales funciones son:
Alcanzar la tasa de adaptación, codificación de canal,
interleaving, encriptación, generar la ráfaga TDMA,
modulación GMSK/8PSK, sincronización de enlace de
radio, procesamiento de transmisión de tramas,
medición de parámetros requeridos en control de
potencia y handover.
68
- BPC (Baseband Processing Board): es la placa
procesadora en banda base de UMTS. Procesa
protocolo de capa física y protocolo de tramas
especificado por 3GPP. BPC no posee interfaz
externa, sus principales funciones son:
Procesamiento de señal en banda base del enlace de
bajada, multiplexacion, tasa de adaptación, mapeo de
canal, espectro ensanchado. Recupera las señales
uplink en banda base incluyendo datos de receptor
RAKE, demodulación y transmisión de datos a la
interfaz Iub. Multiplexacion y codificación de datos
downlink, ensanchamiento y mezclado, ajuste de
potencia. Medición de parámetros requeridos en
control de potencia y handover. Softer handover y
diversidad de portadora. Lectura de todos los
identificadores de manejo de hardware como número
de ranura, tipo de placa, versión, etc.
- SA (Site Alarms Board): Es el modulo que permite
identificar las alarmas de la estación, para ello posee
interfaces E1/T1, RS232. Cumple las siguientes
funciones:
Provee monitores de alarma de ventilación y control
de revoluciones, es responsable del monitoreo de
alarmas y provee la iluminación de protección para las
interfaces externas.
69
- PM (Power Module): Es el módulo de potencia o
alimentación. Posee una interfaz de monitoreo para
deportación y otra interfaz de alimentación de -48V.
MP se encarga principalmente de proveer la carga de
potencia y manejo de potencia además de la medición
y protección contra variación del voltaje de entrada.
- FAM (Fan Array Module): Es el módulo de
ventiladores cuya principales funciones son
monitorear y controlar el sistema de temperatura,
monitorear, controlar y reportar el estado de
ventiladores.
3.2.2.3. Cables
3.2.2.3.1. Cable Feeder
Figura 27. Cable Feeder
Sirve para enlazar las antenas con el RRU evitando
tener pérdidas significativas, su frecuencia máxima
es 5GHz y posee una impedancia de 50 ohm. Su
pérdida de retorno es de 24 db por cada 100 m.
70
3.2.2.3.2. Fibra Óptica
Se utiliza para conectar las RRU hacia la BBU y
permite la comunicación transportando la gran
cantidad de información (voz y datos) en uplink y
downlink.
Características:
- Protección ante agentes climáticos y mecánicos.
- Fácil instalación y durable.
- Longitud de onda 1310/550 nm
- Mono modo, dúplex (uplink y downlink)
- Muy bajo rango de pérdidas.
Figura 28. Fibra Optica RRU-BBU
71
3.2.2.3.3. Cable AISG
Antenna Interface Stardards Group (AISG) es un
consorcio internacional sin fines de lucro, cuyo
propósito es colaborar con fabricantes y operadores
en el mantenimiento y desarrollo de estándares para
control remoto digital y monitoreo de dispositivos
radiantes en la industria inalámbrica.
El cable AISG establece enlace entre el ACU y RRU
permitiendo controlar el nivel de inclinación eléctrica.
Figura 29.Cable AISG
72
Figura 30. Estructura física de conexión
3.2.3. Simulación de cobertura
Una vez teniendo todos los parámetros de los equipos a utilizar
para la propuesta de una nueva estación base, estos son
llevados al simulador y así poder mostrar si cumple con el
objetivo de optimizar la zona con deficiente niveles de señal en
el distrito de José Leonardo Ortiz.
73
3.2.3.1. Parámetros establecidos para simular
a. Propiedades de la Estación Base
Figura 31. Propiedades del sector 1 en simulador Xirio Online
74
Figura 32. Propiedades del sector 2 en simulador Xirio
Online
75
Figura 33. Propiedades del sector 3 en simulador Xirio Online
76
b. Propiedades de recepción del terminal
Figura 34. Propiedades de parámetros del terminal en Simulador Xirio Online
c. Propiedades del método de cálculo
Figura 35. Propiedades del método de cálculo en Simulador Xirio Online
77
d. Área de cálculo
Figura 36. Área de cálculo Sector 1
Figura 37. Área de Calculo Sector 2
Figura 38. Área de Calculo Sector 3
e. Rango de resultados
Figura 39. Rango de resultados de nivel de señal
78
3.2.3.2. Resultados de la simulación
Como se puede observar, el área con cobertura deficiente
en el distrito de José Leonardo Ortiz, se encuentra dentro
de la zona de cobertura y así los parámetros elegidos para
la nueva estación son satisfactorios.
Figura 40. Área de cobertura del sector 1 en simulador
Figura 41. Área de cobertura del sector 2 en simulador
79
Figura 42. Área de cobertura del sector 3 en simulador
Figura 43. Área de cobertura total en simulador
80
CAPÍTULO III: DISCUSIÓN
81
DISCUSION
En la presente tesis se investigó como optimizar la cobertura celular de la
operadora Bitel en la Zona Chiclayo compuesta por los distritos de La
Victoria, Chiclayo y José Leonardo Ortiz, se realizó pruebas de campo para
recolectar muestras sobre la cobertura actual por medio de drive test, donde
se pudo evaluar tres aspectos fundamentales como el área de cobertura,
niveles de señal y solapamiento para brindar un buen servicio móvil.
Luego de realizar el drive test se descubrió que el área de cobertura era
óptima, es decir, cumple y supera los límites para considerar una cobertura
total, la tasa de solapamiento no representa un problema grave en la zona
Chiclayo además la interferencia que se encontró estaba en niveles óptimos,
no representando una deficiencia en la red además se halló un área donde
los niveles de señal eran ineficientes dentro del distrito de José Leonardo
Ortiz.
De acuerdo a los resultados encontrados en esta investigación, se pudieron
pueden tomar en cuenta dos propuestas. La primera opción recomienda
realizar modificaciones a los parámetros de radio (potencia, inclinación) de
una celda activa más cercana a la zona afectada. Esta propuesta representa
ser la solución más sencilla, rápida y no requiere desgaste de recursos
materiales ni económicos. Sin embargo, en un entorno urbano esta solución
es limitada debido a que la inclinación no puede ser demasiado reducida
porque la propagación tiende al horizonte pudiendo causar interferencia y
solapamiento en gran cantidad de celdas adyacentes y distantes. Al
aumentar la potencia para intentar dar cobertura a la zona afectada en
82
realidad se perdería energía y se dejaría de dar cobertura a la zona donde
previamente lo hacía.
La segunda propuesta es la instalación de una estación base, lo cual sería
de gran beneficio para los pobladores de dicho distrito. Esta opción
representa una solución a largo plazo ya que con esto se mejorará la
cobertura y por ende el servicio móvil, lo cual es de gran interés por parte de
la empresa operadora pero toma mayor tiempo llevarla a cabo a
comparación de la propuesta primera además de generar gran demanda de
recursos de red, en planeamiento y económico. Sin embargo esta solución
llegaría a beneficiar no solo la cobertura en dicha zona afectada sino
también cuando la población crezca, la cobertura puede crecer de igual
manera aplicando las modificaciones descritas en la opción primera.
Esta investigación busca además identificar que el proceso de optimización
es una práctica fundamental dentro del mercado de telecomunicaciones
debido a la creciente demanda por parte de los usuarios y a los diversos
escenarios en la realidad, lo que hace necesario una permanente mejora a la
red de telecomunicaciones.
La implementación de una estación base trae consigo grandes ventajas en
comparación a otras opciones para ampliar cobertura como aumento de
potencia o cambio de parámetros de radio porque al añadir una estación
nueva dentro de la red se le asigna configuración nueva y recursos
ajustables como sea necesario.
83
Otro punto resaltante es la selección del equipamiento, las antenas poseen
una alta ganancia con anchos de haz suficiente para proporcionar cobertura
en 360°. Las RRU son apropiadas para cobertura en interiores como en
exteriores pudiendo manejar simultáneamente diferentes tecnologías de
acceso (GSM, UMTS, CDMA). La BBU posee un diseño modular,
permitiendo agregar o remover placas acorde a la capacidad requerida o la
tecnología usada dotando al a red de escalabilidad pudiendo expandir
fácilmente la capacidad de red. Un punto muy importante es que todos los
equipos están integrados a una plataforma SDR (Software Defined Radio),
es decir, que el control, monitoreo y mantenimiento se pueden realizar de
forma remota, permitiendo ajustar parámetros como la inclinación, manejo
de portadora, bloqueo o reinicio de la estación. Esta característica es muy
importante porque se puede controlar y configurar parámetros
fundamentales para brindar buena cobertura y un servicio de calidad.
Además una estación nueva es una solución representa una solución a corto
y largo plazo, dando solución al problema actual y pudiendo también ajustar
sus parámetros de radio y configuración para mejorar el servicio cuando la
demanda aumente.
84
CAPÍTULO IV: CONCLUSIONES,
RECOMENDACIONES Y
SUGERENCIAS
85
CONCLUSIONES
1. La cobertura celular en la Zona Chiclayo compuesta por los distritos de
La Victoria, Chiclayo y José Leonardo Ortiz es óptima. Existe presencia
de niveles de señal adecuados que permite a los suscriptores hacer uso
del servicio móvil adecuadamente.
2. Los niveles de RSCP son esenciales para la brindar una buena calidad
de servicio. Los resultados determinaron que la Zona Chiclayo existen
niveles de potencia por encima del umbral establecido.
3. Se logró identificar las zonas con solapamiento de señales, siendo
puntos escasos y reducidos los que presentaban en mayor grado este
efecto. Los niveles de Ec/No indican que la interferencia generada por
solapamiento no supera el umbral establecido para brindar un servicio
móvil de calidad.
4. Se propusieron dos opciones para solucionar la ausencia de cobertura
en un área dentro del distrito de José Leonardo Ortiz. La primera fue la
modificación de los parámetros de potencia e inclinación, luego de
simular se pudo demostrar que los valores calculados para cobrar la
zona afectada no pudieron establecer cobertura como se esperaba
debido a dificultades físicas de propagación, es decir, las señales se
propagarían con tendencia al horizonte alejándose por completo del
objetivo buscado. La segunda propuesta fue la instalación de una nueva
estación celular (NodeB). El emplazamiento recomendado fue lo más
céntrico al área respectiva con altura de 30m. Los ángulos de inclinación
de aproximaron a 3 grados con potencia de 20 W. Bajo estos parámetros
se simulo la cobertura y se demuestra que esta solución es la óptima.
86
RECOMENDACIONES
1. Se recomienda que se mantenga en constante mantenimiento la
estación celular para evitar deficiente funcionamiento y perturbar futuros
trabajos en la estación.
2. Se recomienda constantes estudios de campo para mantener la
cobertura actualizada acorde a las necesidades de la zona urbana.
3. Se recomienda monitorear el desempeño de la nueva estación para
detectar posibles fallos de configuración.
4. Se recomienda analizar el desempeño de la nueva estación desempeño
por un periodo mínimo de seis meses antes de incluirla en nuevo
proceso de optimización.
87
SUGERENCIAS
1. Se sugiere realizar estudios de cobertura comparativos
(benchmarking) con otros operadores para poder analizar y
determinar posibles debilidades además de las fortalezas de la red
móvil. Esto permitirá mejorar la competencia y la calidad del servicio
del servicio móvil.
2. Se recomienda ejercer mayor control y supervisión al realizar trabajos
de campo y al ejecutar modificaciones en la red de acceso, debido a
que dichas modificaciones pueden tomar largo tiempo y pueden no
llegarse a cabo correctamente.
88
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Utrilla Salazar, D. (2014). QoS en redes móviles de cuarta generación. Tesis,
Universidad nacional del Callao, Callao, Perú.
90
ANEXOS
91
ANEXO 1
Hoja Técnica Antena Sectorial APXV18-206513-C-A20
92
ANEXO 2
Arquitectura Baseband Unit B8200
93
94
95
96
97
98
99
100
ANEXO 3
Arquitectura RRU 8860E
101
102
ANEXO 4
Hoja técnica BBU B8200 + RRU 8860E
103
104
105
ANEXO 5
Hoja Técnica Cable Feeder
