7/12/2013 1

Ing. Jairo Angulo Urzola

Gerente de Proyecto y Consultor ITELCA - STI

7/12/2013 2

Propuesta RNTE

Fortalecimiento de la Red Existente y Gestión de Tráfico

Fortalecimiento de la red en

Banda HF y VHF

Usar redes actuales: - PTT - 2G/3G con

PoC V.2

Priorización de Tráfico en emergencias y Sistema de

Alertas Tempranas

Integración de los CAE

Red Nueva en LTE

Diseño RNTE en 700 MHz

LAS TECNOLOGÍAS DE LAS REDES DE EMERGENCIA CONVERGEN EN LTE

Fu

ente

: A

lcate

l Lucent

LTE soporta el tráfico multimedia con baja latencia, sin embargo, no soporta los servicios específicos de las redes PMR (Private Mobile Radio) como cobertura de servicios PTT (Push To Talk) o llamadas de grupo.

Fu

ente

: In

form

a T

ele

com

s &

Media

c

REQUISITOS PARA EL DISEÑO DE LA RED DE EMERGENCIAS

Red de Banda Estrecha especializada en voz con cubrimiento nacional superpuesta a una Red de Banda Ancha en zonas urbanas.

La Red LTE debe operar por debajo de 1 GHz.

La Red LTE debe ser viable y sostenible en el tiempo.

La cobertura de la RNTE LTE es netamente Metropolitana, en razón a que LTE presta mayores servicios en las áreas densas.

Las áreas rurales se cubren con la tecnología 2G/3G y Radios en banda VHF.

PROPUESTA PARA LA RED DE BANDA ANCHA

• Que combine la operación comercial con la de emergencia.

• En eventos de emergencia la prioridad la tiene el tráfico de las autoridades del SNTE.

Asignar a un operador comercial un bloque pareado de 15 MHz en el Dividendo Digital:

OPCION 1: Asignar a tres operadores, tres bloques de 15 MHz FDD para operación comercial.

OPCION 2: Asignar tres bloques de 10 MHz FDD y un bloque de 15 MHz FDD para operación compartida.

ALTERNATIVAS DE ATRIBUCIÓN 700 MHz

RED LTE MULTI-OPERADOR

• Espectro Compartido • Cada operador tiene su propio “Core

Network”

• Se comparte la red de radio

– Recursos compartidos (Portadoras, RBS)

– Volumen de trafico por operador visible

• O&M compartido

• Cumple con el 3GPP

• Referencia

– Softbank/eAccess, en operación Comercial.

Serving GW

Cell

PDN GW, HSS, & apps

MME

eNB

Operator A’s nodes or resources

Operator B’s nodes or resources

Shared nodes and resources

User plane only

Control plane and User plane

Multi Operator Core Network

(MOCN)

Fu

ente

: E

ricsson

Espectro NO Compartido

• Cada operador tiene su propio “Core Network”.

• Cada operador tiene una Unidad Digital de banda base.

• Recursos compartidos:

– Unidad de Radio

– Espectro continuo y dentro del Ancho de Banda del radio.

– Sistema de Antenas y de Alimentación

• Frecuencias y Celdas por cada operador

• O&M compartido

• Cumple con el 3GPP

• Referencia

– Vodafone/O2, despliegue actual en UK

Serving GW

Cell

PDN GW, HSS, & apps

MME

eNB

Operator A’s nodes or resources

Operator B’s nodes or resources

Shared nodes and resources

User plane only

Control plane and User plane

Multi-operator RAN (MORAN)

RED LTE MULTI-OPERADOR

Fu

ente

: E

ricsson

COMPARATIVO

Espectro Compartido

Uso eficiente del Ancho de Banda.

El operador comercial se beneficia de «no hay

emergencias todos los días».

Espectro No Compartido

Uso ineficiente del espectro.

El operador de emergencia se limita a un espectro fijo.

DETERMINACIÓN DEL ANCHO DE BANDA

APLICACIONES DE LA RNTE

11

• Personas y Vehículos Datos de Localización

• Videos de Alta definición, estándar y baja definición. • Fotografías Multimedia

• Sincronización de terminales móviles. • Acceso a Internet Aplicaciones de Oficina

• Información del Incidente (Imágenes, datos y mapas). • Informes y tareas del Centro de Control Descarga de Información Operacional

• Información del Incidente (Imágenes , datos y mapas). • Informes de monitoreo de signos vitales • Documentos escaneados.

Carga de Información Operacional

• Comprobación de Placas de Vehículos. • Verificación Biométrico. • Repositorio medico de primeros auxilios.

Consulta de Bases de Datos en Línea

• GIS • Alarmas y telemetría • Puntos de acceso a la zona de desastre

Varios

Velocidad Agregada, kbps

Uplink Downlink Downlink optimizado con llamada de grupo

(suma de datos individuales y multicast)

Condiciones de hora pico de ocupación 1.412 1.993 1.952

Condiciones de emergencia:

Carga Background durante el incidente 993 1.986 1.838

Carga por incidente 1.075 956 932

Carga Total con un incidente 2.068 2.942 2.770

Carga Total con dos incidentes 3.143 3.899 3.702

Velocidad Agregada, kbps

Uplink Downlink Downlink optimizado con llamada de grupo

(suma de datos individuales y multicast)

Condiciones de hora pico de ocupación 1.622 2.203 2.002

Condiciones de emergencia:

Carga Total con un incidente 2.428 3.302 2.840

Carga Total con dos incidentes 3.863 4.169 3.842

Velocidad Agregada Aplicaciones de datos (Kbps)

Velocidad Agregada Aplicaciones de datos + Voz (Kbps)

VELOCIDAD AGREGADA DE LA RNTE

Entradas de eficiencia espectral

UL DL

Eficiencia espectral promedio sobre la celda 1,00 1,50 bps/Hz

Eficiencia espectral en el 1er incidente 1,00 1,50 bps/Hz

Eficiencia espectral en el 2do incidente 0,10 0,15 bps/Hz

Eficiencia espectral de llamadas de grupo para usuarios a lo largo de la celda 1,50 bps/Hz

Eficiencia espectral de llamadas de grupo en el 1er incidente 1,50 bps/Hz

Eficiencia espectral de llamadas de grupo en el 2do incidente 0,15 bps/Hz

Eficiencia espectral para un solo usuario en aplicaciones distribuidas de forma desigual 0,10 0,15 bps/Hz

EFICIENCIA ESPECTRAL

Requerimientos de espectro, MHz

Uplink Downlink

Individual

Downlink optimizado en

grupos

Hora de ocupación pico 2,22 1,33 1,30

1 incidente en la posición promedio 2,88 3,83 3,7

1 incidente en el borde de la celda 5,87 6,45 6,19

2 incidentes en la posición promedio 3,95 4,47 4,34

2 incidentes: 1 en el borde de la celda y 1 en la posición promedio 6,9 7,1 6,8

Requerimientos de espectro, MHz

Uplink Downlink

Individual

Downlink optimizado en

grupos

Hora de ocupación pico 2,43 1,47 1,33

1 incidente en la posición promedio 3,60 4,31 3,79

1 incidente en el borde de la celda 9,47 8,85 6,66

2 incidentes en la posición promedio 5,03 5,19 4,48

2 incidentes: 1 en el borde de la celda y 1 en la posición promedio 10,86 9,98 7,36

Requerimientos de Espectro Aplicaciones de datos (MHz)

Requerimientos de Espectro Aplicaciones de datos + Voz (MHz)

REQUERIMIENTOS DE ESPECTRO DE LA RNTE

Fu

ente

: G

rupo C

onsultor

Los requerimientos espectro de la RNTE a mediano plazo, podrían estar alrededor de los 5 MHz en el enlace ascendente

y 5 MHz en el enlace descendente.

ESPECTRO UTILIZADO RNTE LTE

PARAMETROS DEL DISEÑO EN

LTE

Modo de operación FDD

Banda de frecuencia 700 MHz

Ancho de banda 15 MHz

Pérdidas por el cuerpo humano 2 dB

Velocidad de vehículos 60 Km/h

Velocidad de las personas 3 Km/h

Potencia de transmisión 33 dBm

Ganancia de antena 0 dB

Umbral de recepción -98 dBm

Figura de ruido 8 dB

Altura del terminal 1.5 m

Potencia de transmisión 40 W

Ganancia de antena 16 dBi

Umbral de recepción -106.5 dBm

Sectores de la Radiobase 3

Figura de ruido 2.5 dB

Parámetros Generales

Parámetros del Terminal Móvil Parámetros del eNodeB

PARÁMETROS DEL DISEÑO

HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO

Mentum Planet

• Software de planificación de redes inalámbricas

• que uso como cartografía mapas digitales e información de clutter según especificaciones del Minitic.

• Modelo de propagación llamado CRC Predict.

• Alta precisión en todos los entornos, en especial en los urbanos cuando se tiene información de los edificios en 3D.

• Cartografía Usada:

• Ciudades Grandes o Intermedias la resolución 5mts o menos.

• Resto de poblaciones y área rural 50mts.

Link Budget • Herramienta de planificación de Red.

• Usada en áreas urbanas pequeñas.

• Varios modelos de propagación.

• Parámetros cartográficos de entrada el clutter de la localidad, clasificado en denso urbano, urbano, suburbano, rural, etc.

• Cartografía Usada:

• Ciudades Grandes o Intermedias la resolución 5mts o menos.

• Resto de poblaciones y área rural 50mts.

La cartografía utilizada para amenazas naturales es la escala que disponen las entidades encargadas

SIMULACIONES DE LA RED DE ACCESO

Por 110 Ciudades

Cabeceras municipales con más de 35.000 habitantes que representan el 75% de la población del país y que presentan algún tipo de amenaza natural.

Por departamentos

• Cabeceras municipales con probabilidad de amenaza volcánica Alta, Media o Baja.

• Capitales con una población inferior a los 35.000 habitantes.

• Archipiélago de San Andrés y Providencia.

Resto de cabeceras municipales

• 993 cabeceras municipales diseñadas con la herramienta de software especializado Link Budget, propietaria del Grupo Consultor.

Pasto Cauca Mitú

20

EJEMPLOS DE SIMULACIONES RNTE LTE

Simulación de Pasto (Ciudad con Mayor Riesgo Por Multi-amenaza)

7/12/2013

EJEMPLOS DE SIMULACIONES RNTE LTE

Simulaciones Mitú (Sitio con Alto Riesgo de-Inundación)

EJEMPLOS DE SIMULACIONES RNTE LTE

Simulación de Cauca (Departamento con Mayor Riesgo

por Amenaza Volcánica)

Número de Nodos B

Cantidad de Municipios

1 1058

2 17

3 7

4 2

5 1

6 4

7 1

8 2

10 2

11 1

12 4

14 1

23 1

27 1

50 1

Total general 1103

CAPITAL DE DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO eNodeB RNTE BOGOTA D.C. DISTRITO CAPITAL 50

MEDELLIN ANTIOQUIA 27

SANTIAGO DE CALI VALLE 23

SANTA MARTA MAGDALENA 14

BARRANQUILLA ATLANTICO 12

BUCARAMANGA SANTANDER 12

SAN JUAN DE PASTO NARIÑO 12

MANIZALES CALDAS 12

IBAGUE TOLIMA 11

CARTAGENA DE INDIAS BOLIVAR 10

NEIVA HUILA 10

VILLAVICENCIO META 8

POPAYAN CAUCA 8

PEREIRA RISARALDA 7

SAN JOSE DE CUCUTA NORTE SANTANDER 6

VALLEDUPAR CESAR 6

MONTERIA CORDOBA 6

SINCELEJO SUCRE 6

YOPAL CASANARE 5

RIOHACHA LA GUAJIRA 4

TUNJA BOYACA 4

ARMENIA QUINDIO 3

FLORENCIA CAQUETA 3

SAN ANDRES SAN ANDRES 3

QUIBDO CHOCO 1

ARAUCA ARAUCA 1

SAN JOSE DEL GUAVIARE GUAVIARE 1

MOCOA PUTUMAYO 1

Fuente: Grupo Consultor

RED DE ACCESO LTE

RED DE BACKHAUL

• Anillos de fibra óptica para transportar el tráfico de los eNodeB hacia el sitio de concentración, el cual también se incorpora al anillo usando IP/MPLS.

• Uso de equipamiento “Carrier Class” de alta disponibilidad: - 99,99% , 99,995%, 99,999%

• Limitado numero de eNodeB por anillo: - Anillos de 1 Gbps hasta 4 eNodeB

- Anillos de 10 Gbps hasta 12 eNodeB

Para garantizar una alta disponibilidad del servicio se utilizan:

7/12/2013 25

ANILLO1 Gbps

ANILLO1 Gbps

ANILLO1 Gbps

RED METROPOLITANA DE BARRANQUILLA

POP Azteca

Enrutador Hacia WAN

Switche agregador de

Anillos Metropolitanos

Enrutador Agregador de

Municipios

1 Gbps

10 Gbps

EJEMPLO DE LA RED METROPOLITANA

• Disponibilidad de cada anillo: 99,989%

• Disponibilidad la de la red Metro: 99,998%

• MTBF de 399.996 horas

• Probabilidad de falla en un mes de la ciudad de 0,18%.

Barranquilla

CONECTIVIDAD DE LAS CABECERAS MUNICIPALES

• Celdas de tres sectores

• Tráfico de los anillos se agrega

en el sitio de concentración

• El concentrador enruta por la

Red WAN del operador, desde

el municipio a la capital del

departamento

REDES DE BACKBONE DE REFERENCIA

• Se utilizó como referencia la red Azteca Comunicaciones. Actualmente en fase de implementación.

Para la red de transporte entre las

cabeceras municipales y

la capital de su departamento

• Se utilizo como referencia la red nacional de fibra óptica de Internexa.

Para interconectar

todas las capitales de

departamento con el Core de

la RNTE localizado en

Bogotá:

Arquitectura de la RNTE LTE

Fuente: Alcatel Lucent. A HOW-TO GUIDE for LTE in Public Safety. 2010

COSTOS RNTE LTE

Elementos de la RNTE LTE Cantidad

Nivel de Acceso

eNodeB 1.330

Switches eNodeB 1.330

Nivel de Transporte

Switches de Agregadores Metropolitanos 1.073

Switches Agregadores de Ciudades Capitales 79

Elementos de la RNTE LTE Cantidad

Nivel de Core

Plataforma de Gestión 1

EPC 1

IMS 1

Core de respaldo 1

37%

34%

8%

21%

CAPEX US$ 164.926,782

Elementos de Nivel deAcceso

Elementos de Nivel deTransporte

Elementos de Core

Elementos del GrupoElectrogeno

72%

23%

2% 3%

OPEX ANUAL US$ 41.126.779

Elementos de Nivel deAcceso

Elementos de Nivel deTransporte

Elementos de Core

Recurso Humano Centro deGestión

ESTRATEGIA DE IMPLEMENTACIÓN LTE

La implementación de la RNTE está vinculada al proceso de subasta de las bandas de frecuencia IMT del Dividendo Digital, el cual se estima se inicie después del segundo semestre del año 2013 y se asigne el espectro en el primer semestre del año 2014.

Se estima que la fase de instalación por parte de los asignatarios de la banda del Dividendo Digital inicia a finales del segundo semestre del 2014 o en el primer semestre del 2015. Estas son estimaciones del Grupo Consultor porque no existe aún un cronograma oficial de la subasta del Dividendo Digital.

ESTRATEGIA DE IMPLEMENTACIÓN LTE

Durante el periodo de adjudicación de la licencia para uso del espectro (10 años), la implementación de la RNTE debe realizarse en las 1.103 cabeceras municipales, de acuerdo al Riesgo que presentan estas, teniendo en cuenta:

• Vulnerabilidad.

• Amenaza.

• Cantidad de población Afectada.

Se debe asignar prioridad a las Capitales de departamento y a las cabeceras municipales con riesgo de Amenaza Volcánica y sísmica (consideradas como las más críticas).

REQUERIMIENTOS TECNICOS DE LA RNTE

Cobertura Robustez y Redundancia

Disponibilidad Priorización y calidad de llamadas

Latencia MTBF Tiempo de Respuesta

Cabeceras municipales con riesgo sísmico y

volcánico prioritariamente

< 10 mseg en el plano de usuario <100 mseg en el plano de control

Infraestructura ubicada en sitios fuera de Riesgo

Duplicación de core

Entre 99,999% y 99%

Depende de las características del

municipio

Grupos y recursos

priorizados

Mayor a 40.000 horas

2 y 4 horas de acuerdo al Nivel y características de

la falla

DESPLIEGUE RNTE PARA ASIGNATARIOS CON PERMISO PREVIO PARA USO DEL ESPECTRO EN

BANDAS DESTINADAS A IMT

Año 1: 20% de la población más la implementación del core de la RNTE, Año 2: 40% de la población Año 3: 50% de la población, más el core de respaldo Año 4: 65% de la población Año 5: 80% de la población 278 municipios de los cuales:

- 48 Cabeceras municipales exclusivamente con riesgo sísmico - 38 Cabeceras municipales con riesgo de erupción volcánica - 15 Ciudades capitales con algún tipo de amenaza - 177 Cabeceras municipales con algún tipo de amenaza

De las cabeceras municipales del país - Al 7 Año el 86%, - Al 8 año el 93% - Al 10 año el 100%

DESPLIEGUE RNTE PARA ASIGNATARIOS SIN PERMISO PREVIO PARA USO DEL ESPECTRO EN

BANDAS DESTINADAS A IMT

Año 1: 20% de la población más la implementación del core de la RNTE, Año 2: 30% de la población Año 3: 40% de la población, más el core de respaldo Año 4: 50% de la población Año 5: 60% de la población 93 cabeceras municipales de los cuales:

- 14 Cabeceras municipales exclusivamente con riesgo sísmico - 38 Cabeceras municipales con riesgo de erupción volcánica - 16 Ciudades capitales con algún grado de amenaza - 25 Cabeceras municipales con algún tipo de amenaza

De las cabeceras municipales del país - Al 7 Año el 70%, - Al 8 año el 80% - Al 10 año el 100%

7/12/2013 35

Ing. Meira Aguas

35

TOPOLOGÍA DE LA RNTE

VENTAJAS DE LA PROPUESTA

La RNTE puede desarrollarse sin que el Gobierno desembolse dinero, concesiona espectro en contraprestación.

La operación y mantenimiento están asegurados, en razón a que se utilizaría la red comercial para la RNTE.

Los terminales serían provistos por las agencias de emergencia

Los terminales móviles de la RNTE harían itinerancia de acceso con las redes comerciales en la misma banda, ampliándose la cobertura y robusteciéndose la RNTE.