Aspectos iniciales para el adecuado desarrollo de Sistemas de la Tercera Generación Inalambrica Rama Estudiantil del IEEE, Universidad de los Andes e-mail: [email protected] Febrero del 2000 Resumen UMTS además de ofrecer características únicas en el mercado de las comunicaciones móviles inalámbricas requerirá afrontar un proceso evolutivo lleno de inconvenientes. Por ello, mostrar aspectos que influirán notablemente en el desarrollo de UMTS a nivel mundial, contribuirá a determinar futuros procesos y desarrollos tecnológicos que ayudaran a mantener un desarrollo mas consistente de esta nueva tecnología. En la etapa inicial del proceso, es necesario crear conciencia de una metodología a seguir de la mano de la problemática técnico comercial a afrontar. Por ello, en el presente articulo se evaluara algunos aspectos importantes en la fase inicial del proyecto UMTS. Palabras Claves UMTS, IMT-2000, GSM, IS-136, PCS, HSCSD, GPRS, EDGE, CDMA, Evolución, S3G. 1. Introducción El éxito de las comunicaciones inalámbricas en la mayoría de países, conjuntamente con el crecimiento exponencial que han experimentado las redes de datos en demanda de nuevos servicios (p.e. Internet), hacen que las redes actualmente implementadas sean insuficientes para mantener y dar solución a la creciente demanda de nuevos servicios. Por ello, se ha generado una necesidad inminente a ser desarrollada con el fin de lograr dar solución a dicha problemática. UMTS/IMT-2000 será la encargada de proponer solución a dicha problemática. . Por ello, nuestro trabajo aquí será describir uno de los posibles caminos a seguir para la implementación de la tercera generación inalámbrica, así como mostrar algunos aspectos de interés en el proceso la cual influirán notablemente en la introducción fuerte de esta Tecnología. 2. UMTS/IMT-2000 2.1 Que es UMTS. Sigla de "Universal Mobile Telecommunications System" , la cual es considerada como la tercera generación de comunicaciones móviles inalámbricas. UMTS se caracteriza básicamente por la alta capacidad de transmisión de datos ofreciendo hasta 2Mbps. Simultáneamente ofrece solución de telefonía inalámbrica. Dentro de la concepción UMTS se debe proporcionar servicio satelital, fijo terrestre y móvil terrestre, con el objetivo de dar cubrimiento a nivel mundial. Este aspecto, hará que exista una macrodiversidad de celdas capaces de prestar el servicio dependiendo de la zona donde se encuentre el usuario, pero como mínimo en la mayoría de los casos existirá la prestación satelital como ultimo recurso. Aspectos como el anterior impulsara de manera notable la introducción de los Sistemas de Tercera Generación (S3G) dado que a su vez generara solución a la problemática de cubrimiento en zonas en la cual la telefonía tradicional difícilmente tendrá acceso por factores netamente económicos. 2.2 Definición de aspectos influyentes en la introducción fuerte de UMTS. Además de las condiciones definidas como norma general de los S3G, otros aspectos contribuirán en el proceso de implementación de UMTS a nivel mundial. 2.2.1.1 Interfaz aérea[1] En la gráfica siguiente encontramos los aspectos iniciales que se consideran serán influyentes en el proceso de implementación de UMTS a Nivel mundial (Fig. No.1). Normas y estándares La interfaz aérea seleccionada después de un proceso de evaluación realizado por la UMTS Forum y la IMT, conjuntamente con proyectos como STORM, ASPECT y otros, fue CDMA. Regulación gubernamental La selección va de la mano de un aspecto actual existente con el medio electromagnético y es la saturación de frecuencias. Hacia UMTS Estrategias Evolutivas CDMA proporciona aspectos de inmunidad y de seguridad intrínsecamente relacionados con su concepción, adicionalmente a que en la evaluación inicial CDMA reduce el patrón de re - uso de forma dramática en comparación con otras interfaces en la etapa final de implementación de UMTS (1:4 aprox.), contribuyendo así a disminuir la posibilidad de saturación de las bandas de frecuencias utilizadas. Redes Actuales Cliente Este aspecto en adición con inmunidad al ruido, capacidad para discriminar multitrayectorias y manejo de las espectro en cuanto a su optimización, hace de CDMA el ideal para soportar un crecimiento y demanda de servicios alto. Fig.No.1 Aspectos Influyentes en la Introducción de UMTS 2.2.1 Aspectos Normativos y de estandarización. Quizá uno de los aspectos que contribuyo notoriamente a la optima evolución de los sistemas de segunda generación (S2G) fue el proceso normativo y de estandarización. Este proceso además de definir de manera adecuada las características de los sistemas permitió una implementación homogénea a nivel mundial, haciendo menos distante las características ofrecidas al cliente por los diversos operadores. A su vez, simultáneamente permitió que los fabricantes tuviesen una normatividad a seguir, la cual trae como consecuencia la opción de poder fabricar en cantidad trayendo beneficios adicionales como disminución de costos al usuario por economía de escala. 2.2.1.2.Bandas de Frecuencia. La selección de las bandas de frecuencia van estrechamente relacionadas con la disposición en cada país. Sin embargo, uno de los objetivos de UMTS/IMT2000 es lograr una armonización mundial en este aspecto, minimizando las diferencias de uno a otro país. Por esta razón, los entes encargados del proceso definieron como bandas UMTS terrestres y satelitales las siguientes: Bandas Terrestres : 1900-1980 Mhz 2010-2025 Mhz 2110-2170 MhzBandas Satelitales : 19802010 Mhz 2170-2200 Mhz Dentro de los aspectos normativos mas importantes se encuentran los aspectos de Interfaz aérea utilizada y la parte de bandas de frecuencia a utilizar. 1900 1980 2010 2200 2025 2 2110 2170 Figura No.2 Asignación de Frecuencias[1] Sin embargo, esta disposición de frecuencias esta sujeta a planes de extensión con el fin de soportar adecuadamente las necesidades futuras de transmisión de datos principalmente. 2.2.2. Aspectos gubernamentales. En las condiciones actuales, UMTS será necesario reglamentarlo de tal forma que se garantice desde todos los puntos de vista aspectos de competitividad entre operadores, máximo aprovechamiento del espectro electromagnético y a su vez condiciones optimas para la evolución de las telecomunicaciones a nivel nacional. Por esta razón, planes de desarrollo presentes que involucren acciones futuras que de una u otra forma se interpongan en la implementación de UMTS serán objeto de replanteo y conveniencia a nivel nacional. Es importante que tecnologías como PCS no sean objeto desarmonizador en la implementación de UMTS dado que algunas Bandas PCS afectan de manera directa es espectro asignado al proyecto UMTS.[2] Aunque UMTS es un proyecto a corto - mediano plazo (5 Años) es necesario que los entes gubernamentales tengan una perspectiva clara de que servicio podría dar una mejor solución al problema de cubrimiento a nivel nacional en todos los aspectos. Tiempo de licencia mínima: 10 años para hacer económicamente viable el proyecto a los operadores.[1] • Espectro mínimo por operador fase inicial: 2*15Mhz (Basado en análisis de Trafico estimado).[1] • Numero mínimo de Operadores: 3 [1] • Proteger a la infraestructura de telecomunicaciones existente. 2.2.3.Aspectos de evolución. La protección de la infraestructura de telecomunicaciones inalámbrica de los S2G es un aspecto que en todo momento debe ser tenido en cuenta. El realizar este proceso generara inmediatamente reducción de costos y una adecuación del cliente potencial hacia los nuevos servicios. Por tal razón, sin demeritar una aplicación inmediata de S3G es necesario pensar en procesos evolutivos de S2G a S3G. En cuanto a telefonía, los S3G ofrecerán condiciones idénticas a los S2G en cuanto al servicio, con excepción del cubrimiento adicional que los S3G pueden ofrecer en zonas remotas por su capacidad de trabajo satelital. Sin embargo, la condición que comenzara a diferenciarlos notablemente será la capacidad para transmitir una mayor cantidad de datos. En la actualidad, la mayoría de S2G (p.e.IS136,PCS, DECT, GSM) ofrecen una rata de transmisión máxima de 9600bps, velocidad que no permite un adecuado tratamiento de datos. Por ello garantizar el desarrollo de las comunicaciones ofreciendo licencias de uso del espectro electromagnético será una tarea delicada con el fin de ofrecer las mejores condiciones futuras al cliente potencial. Como guías iniciales en el aspecto gubernamental se debe hacer énfasis en los siguientes puntos: • Garantizar competencia evitando monopolización de las comunicaciones; los operadores pueden ser nuevos o operadores de S2G y/o otras ramas de telefonía y transmisión de datos principalmente.[1] • • Por ello, en busca de clarificar el proceso evolutivo a efectuarse, en la tabla No.1 se encontrara de manera resumida el proceso evolutivo desarrollado. Este proceso evolutivo se describe con el objetivo básico de mostrar problemáticas en el proceso de implementación de UMTS. Intentar que el proceso y la licencia de uso del espectro no suba sustancialmente los costos de funcionamiento al usuario final.[1] A partir de un análisis mas profundo de la tabla No.1 (no presentado en este articulo) se tiene que 3 con el fin de permitir la introducción de nuevos servicios, a nivel de red será necesaria la modificación del tratamiento de los canales de transmisión lógicos y físicos. En algunos casos será necesario modificar solo las condiciones de control de red (Caso: HSCSD), permitiendo un tratamiento de datos a mayor velocidad sin necesidad de hacer modificaciones físicas en la red o en la estructura de los canales electromagnéticos, contribuyendo con la introducción de nuevos servicios sin una inversión alta de capital. 3. Conclusiones El articulo muestra de manera superficial los requerimientos iniciales para la implementación de UMTS conjuntamente con la fase inicial de un proceso evolutivo adoptado, sin desvincular el aspecto comercial en ningún momento. Además se muestran los aspectos de mayor interés que deben ser adoptados en el proceso así como algunas dificultades encontradas. El presente articulo, aunque no muestra de manera directa la problemática existente con el diseño y estimativo de trafico y crecimiento de red, resalta la existencia en ahondar en modelos de trafico que se adapten a las condiciones de nuevos servicios y de evolución de red. Sin embargo, etapas posteriores requerirán introducción de nuevos equipos o cambio de los actuales (Caso: EDGE) para soportar el tratamiento de datos a ratas de transmisión mas altas (p.e.350Kbps) 4.Referencias Es claro que en las etapas evolutivas iniciales muchos de los procesos evolutivos son realizados a través de modificaciones en el tratamiento de los canales lógicos y posteriormente en las características de los canales físicos. Este proceso se traduce en que la eficiencia en la transmisión de datos y manejo de espectro vayan directamente relacionadas con la etapa evolutiva en que se encuentra la red. Así, las condiciones de trafico no serán determinadas exclusivamente por tipo de servicio que el operador ofrezca (p.e. Vídeo, Teleconferencia, Internet, etc.), sino que también por la etapa de desarrollo en que se encuentra la red la cual obliga a que el proceso de diseño en etapa evolutiva transitoria sea mas complicado que el que se efectúe en fase final. La dificultad del proceso radica en la falta de modelos de trafico que se adecuen a las condiciones reales que la red puede ofrecer, junto con el tipo de servicio ofrecido dado que las exigencias de red varían de acuerdo al servicio requerido en algún momento. [1] UMTS Forum.www.umts-forum.com 1997-1999 [2] Hernan Dario Afanador Macias. Aspectos de importancia estratégica y de planeación para la implementación de la tercera generación de sistemas móviles inalámbricos. 2000 [3] The evolution of Cellular Data:On the road to 3G. www.gssmdata.com/3G.htm. 1997. Pag. 3 Hernan Dario Afanador Macias. Ingeniero electrónico de la Universidad Santo Tomas, Colombia. Ha realizado estudios de maestría en Ingeniería Eléctrica en la Universidad de los Andes, Colombia, con enfoque al área de las telecomunicaciones. Se desempeña como coordinador del departamento técnico de SOKKIA Colombia - Finalmente, después de esta introducción al mundo UMTS, será necesario realizar una serie de procesos técnicos que garanticen la introducción exitosa de esta nueva tecnología a nivel mundial. 4 Franco N. Hnos. y es asesor técnico en Verytel S.A en el área de Comunicaciones. Ha desarrollado estudios en tecnología láser con fines de medición . Sus áreas de interés son los aspectos de diseño, evaluación y planeación de redes telefónicas, celulares y de transmisión de datos. E-Mail: [email protected] 5 GSM Tecnología de conmutación de circuitos basado en el estándar GSM 07.07 9.6 Kbps o 14.4Kbps High speed circuit 28.8 a 56Kbps depenswiched data (HSCSD) diendo del servicio IS-136 CDMA General Packed Radio Comunicaciones IP y Service (GPRS) X.25 hasta 100Kbpss Comunicaciones IP hasta Enhanced Data Rates 384Kps. Con posibilidad para evolución GSM de roaming con sistemas (EDGE) IS-136 Similar a EDGE pero CDMA - 3G hasta 2Mbps en ambientes interiores. Tecnología de conmutación de circuitos ba9.6Kbps sada en el estándar IS135 Comunicaciones IP hasta EDGE 384Kps. Con posibilidad de roaming con sistemas GSM Similar a EDGE pero CDMA-3G hasta 2Mbps en ambientes interiores. Tecnología de conmu9.6Kbps tación de circuitos o basada en el estándar IS14.4 Kbps 707 IS-95B Comunicaciones IP hasta 64Kps CDMA2000-1XRTT Comunicaciones IP hasta 144Kbps CDMA2000-3XRTT Comunicaciones IP hasta 384 Kbps en ambientes exteriores y de 2Mbps en ambientes interiores Disponible actualmente Inicio de desarrollo en el 2000. Algunos operadores preferirán esperar a GPRS Inicio de desarrollo en el 2002 Desarrollo aproximado en el 2003 Etapa inicial de desarrollo en el 2004 Algunos operadores ofrecen CDPC (Cellular Digital Packed Data) Desarrollo en el 2004 aproximado Actualmente no hay fecha esperada para inicio de los planes de desarrollo Disponible actualmente Se espera en Japón en el 2001 Inicios de desarrollo en el 2003 Inicio del desarrollo en el 2004-2005 Tabla No.1 Expectativas evolutivas de los sistemas de segunda Generación hacia la tercera [3] 6