Memoria
Anuncio
Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Memoria 1. Objeto del proyecto El objetivo del proyecto es cubrir el proceso de diseño e implantación de una estación base con las tecnologías GSM y UMTS con el fin de proporcionar servicio de telefonía móvil y transferencia de datos en movilidad al nuevo centro comercial El Mirador y a la zona del valle de Jinamar. Se abordará el proceso de diseño de principio a fin, cubriendo todos los aspectos involucrados para la puesta en funcionamiento de un nuevo punto en la red móvil de un operador: estudio previo, replanteo, diseño de la solución, integración y aceptación. 2. Reseña teórica. GSM y UMTS 2.1. GSM 2.1.1 Definición GSM es un sistema de telefonía móvil digital basado en conmutación de circuitos. Diseñado originalmente para voz, y que posteriormente se le han añadido servicios de datos: mensajes de texto de hasta 160 caracteres y servicio de datos GSM con una tasa de 9.6kbps. Figura 1: Logotipo original GSM 2.1.2 Historia En la Europa de los años ochenta muchos países habían desarrollado sus propios sistemas de telefonía celular, lo que impedía la interoperabilidad más allá de las fronteras, lo que hoy día se conoce como roaming. Fue en 1982 cuando el CEPT (Conference of European Post and Telecommunications) estableció un grupo de trabajo con el objetivo de desarrollar un sistema celular panaeuropeo con los siguientes requisitos: itinerancia internacional (roaming), eficiencia espectral, soporte para nuevos servicios y compatible con la RDSI. El nuevo sistema fue denominado GSM (Groupe Speciale Mobile). Página 1 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa En 1989 la responsabilidad del desarrollo del sistema GSM pasa al European Telecommunications Standards Institute (ETSI), denominando al proyecto Global System for Mobile Communications. Es en el año 2000 y hasta nuestros días, cuando 3rd Generation Partnership Project (3GPP) toma el control de la evolución del sistema GSM. Esta organización, integrada por varios organismos de estandarización, se encarga del mantenimiento de las especificaciones técnicas del sistema celular global de tercera generación UMTS (Universal Mobile Communication System) basado en el sistema GSM. 2.1.3 Arquitectura de la red La red GSM presenta la arquitectura que se puede ver en la figura siguiente. Veremos los elementos más importantes y las interfaces que los unen: Figura 2: Arquitectura de red GSM Elementos MS (Mobile Station): Es el equipo terminal que el usuario GSM usa para acceder a la red y sus servicios. SIM (Subscriber Identity Module): Tarjeta que contiene información exclusiva del abonado y que se inserta en el MS. BTS (Base Transceiver Station): Proporciona el enlace, vía radio, entre la red y las estaciones móviles. BSC (Base Station Controller): Monitoriza y controla varias BTS (10 -­‐ 100). Administra las frecuencias y controla la conmutación. BSS (Base Station Subsystem): Conjunto de una BSC con sus BTS controladas. MSC (Mobile Services Switching Center): Se encarga de enrutar el tráfico de llamadas entrantes y salientes hacia la BSC correspondiente. HLR (Home Location Register): Base de datos general que contiene y administra la información de los abonados, mantiene y actualiza la posición del móvil y almacena el perfil de servicio. Página 2 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa VLR (Visitor Location Register): Base de datos que contiene datos de los abonados que se encuentran en una cierta área de localización. Suele estar asociado a un MSC. AuC (Authentication Center): Asociado al HLR, contiene las claves individuales de identificación del abonado. EIR (Equipment Identity Register): Registro que almacena el identificador único de cada terminal IMEI (Internacional Mobile Station Equipment Identity) usado en el sistema GSM. En esta base de datos los MS están divididos en tres listas: lista negra para móviles robados, lista gris para móviles bajo observación y lista blanca para el resto de los terminales. GMSC (Gateway Mobile Switching Center): Punto de conexión de nuestra red con otras redes. Al GMSC se encaminan las conexiones que van o provienen de terminales que no se encuentran en nuestra red. SMS-­‐G (Short Message Service Gateway): Describe colectivamente a dos gateways que soportan el servicio de mensajería corta (SMS), el SMS-­‐GMSC (Short Message Service Gateway Mobile Switching Center) encargado de la terminación de los mensajes cortos y el IWMSC (Short Message Service Inter-­‐Working Mobile Switching Center) encargado de originar los mensajes cortos. Interfaces Las interfaces son los puntos de unión entre los elementos de la red, en las que se usa un protocolo determinado. Sólo vamos a nombrar las 3 que más nos interesan, que son: Interfaz Um: Es el interfaz radio entre el terminal de usuario y la estación base a la que está conectado. Se utiliza el protocolo de señalización LAPDm. Interfaz Abis: Se encuentra entre la estación base y su controladora (BTS-­‐BSC). Realiza el control del equipo radio. Utiliza el protocolo de señalización LAPD. Interfaz A: A través de ella, se comunica el MSC con la BSC. Permite el intercambio de información para la gestión del subsistema BSS, de las llamadas y de la movilidad. Aquí tiene lugar la negociación de los circuitos que serán utilizados entre el BSS y el MSC. Utiliza el protocolo de señalización SS7. 2.1.4 Interfaz radio Bandas de frecuencia Las redes GSM operan en cuatro bandas de frecuencia diferentes. En España, al igual que en el resto de Europa se utilizan las bandas de 900MHz y de 1800 MHz. La distribución de estas bandas es tal y como se muestra en la siguiente tabla: Página 3 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Banda Enlace Ascendente (MHz) Enlace Descendente (MHz) Ancho de Banda (MHz) E-GSM 880 – 890 925 – 935 2 x 10 GSM-900 890 – 915 935 – 960 2 x 25 GSM-1800 1710 – 1785 1805 – 1880 2 x 75 Tabla 1: Distribución de frecuencias en GSM La banda de E-­‐GSM constituía antes la banda que usaban los sistemas de telefonía analógica. En la actualidad se usa para extender la banda de los 900MHz. Canales GSM distingue entre canales físicos y canales lógicos. Vamos a describirla estructura de los canales físicos en la banda GSM-­‐900, siendo esta similar ala de las otras dos bandas. GSM es un sistema multiportadora que utiliza, para acceder al medio, una combinación de TDMA (Time Division Multiple Access) y FDMA (Frequency Division Multiplex Access). El espacio entre portadora es de 200KHz, permitiendo 124 canales radio (para el caso GSM-­‐900) por cada enlace (ascendente y descendente) y una banda de guarda de 200 KHz en los extremos de la banda. Cada canal radio está dividido en 8 ranuras en el tiempo (slots),denominadas time slots (TS) y con una duración de 0.577 ms. En la siguiente figura podemos ver un esquema: Figura 3: Slots de tiempo En cada TS se envían una serie de datos que se llaman ráfaga, que tendrá diferente estructura dependiendo del canal en el que se envíe. En cada ráfaga se envían 156,25 bits, sabiendo que esto ocurre cada 0,577 ms, las tasas que se alcanzan con estar interfaz son 279,8 Kbps por portadora. La información que va dentro de los canales físicos se denomina canal lógico. Los hay de dos tipos: Tráfico de voz o datos (TCH) Control o señalización (CCH) Página 4 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa 2.2. UMTS 2.2.1 Definición UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) es la propuesta europea de tecnología de red de comunicaciones móviles de tercera generación. Surge por la necesidad creciente de un sistema de mayor capacidad y mayores velocidades de transmisión de datos. Este aumento de la velocidad de transmisión pretende ofrecer el acceso móvil a una gama de servicios más amplia, cubriendo desde los más básicos(voz o mensajes cortos) hasta los más avanzados, para los cuales se requieren caudales mayores, como es el caso de los servicios multimedia (videoconferencia, acceso a Internet o transmisión de video bajo demanda). El objetivo de los sistemas 3G es proporcionar una red de comunicaciones independiente del dispositivo que se use con capacidad de soportar una multitud de servicios con requisitos de calidad distintos. La gran diferencia con los sistemas anteriores es el uso de la multiplexación por división de código de banda ancha (W-­‐CDMA), que permite disponer de todo el ancho de banda del canal para cada usuario, ya que acceden a él empleando unos códigos distintivos. 2.2.2 Historia El sistema UMTS inicialmente fue promovido por ETSI, sin embargo su especificación actual corre a cargo del foro 3GPP, que se encuentra participado por varios organismos de normalización regionales. Esta normalización está planteada en fases denominadas “releases”, habiéndose definido hasta la fecha cinco de estas: Release 99, Release 4, Release 5, Release 6 y Release 7. Lo que iba a ser una revolución en las comunicaciones en telefonía celular en el año 2000 cuyo despliegue era cuestión casi de meses se convirtió en un tortuoso y largo trayecto de varios años. Uno de los motivos fue el desorbitado precio que debieron pagar los operadores para adquirir las licencias de transmisión, ya que en varios países europeos se alcanzaron cifras muy por encima de los 6.000 millones de euros por estas licencias, todo lo contrario de lo que ocurrió en España, donde apenas pasaron de 600 millones de euros, lo que llevó incluso a acusar al gobierno en aquella época de haber regalado las licencias. Además el espectro de frecuencias era diferente al que utilizaban las tecnologías anteriores 2G y utiliza una nueva forma de transmisión de datos, por lo que era una tecnología nueva sin apenas base tecnológica en cuanto a equipos de transmisión o los propios teléfonos móviles, que eran incompatibles. Por lo que más que adaptar la tecnología actual hubo que crear toda la infraestructura de comunicaciones para la plataforma UMTS/3G. Página 5 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa 2.2.3 Arquitectura de red La arquitectura general del sistema UMTS se define en términos de dominios (agrupación de elementos funcionales) y puntos de referencia (interfaces). En un nivel de abstracción superior el sistema se compone de dominio de equipo de usuario y dominio de infraestructura (Equipos de red). Figura 4: Arquitectura de red UMTS El dominio de infraestructura lo componen dos grandes bloques: Red de acceso (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network): Engloba todas las funcionalidades relativas a los aspectos radio del sistema dependientes de la tecnología de acceso utilizada. En términos de equipamiento, está formado por las estaciones base (nodo B) y las controladoras (RNC). El núcleo de red (CN: Core Network). Proporciona las funciones de transporte, gestión e interconexión con otras redes. Se plantea como una adaptación CN del sistema GSM/GPRS, con intención de reaprovechar los elementos de red y sus funcionalidades con las menores modificaciones posibles, para ir migrando paulatinamente hacia una red All-­‐IP. Y los elementos que forman parte de cada bloque son: Nodo B: Estación base UMTS. Al igual que en GSM realiza tareas de procesado de las señales radio, como conformación de la señal a transmitir y recuperación de la correspondiente radio en recepción. RNC (Radio Network Controller): Controla varios Nodos B. Unifica capacidades de control que en sistemas anteriores residían en la MSC, por lo que tienen mayor capacidad de control. Incluye un interfaz para poder comunicarse directamente con otras RNC sin necesidad de pasar por ningún elemento que las gestione. U-­‐MSC: Se encarga de las tareas de conmutación de circuitos y señalización con los terminales móviles ubicados en su área de acción. U-­‐SGSN: Es el nodo servidor de las comunicaciones en modo paquete. Se encarga de la gestión de localización para las llamadas de paquete y de su transferencia por la red de transporte al U-­‐GGSN. Página 6 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa U-­‐GGSN: Es la pasarela de las comunicaciones de paquetes hacia redes de datos externas (internet o intranets). HLR, VLR: Idénticas funcionalidades que en el sistema GSM. Interfaces: Las más interesantes por su importancia son: Uu: Interfaz aire. Se encuentra entre el equipo de usuario y la red de acceso UTRAN. Iub: Interfaz que permite el transporte de las tramas radio desde el equipo de usuario y la RNC. Iur: Conecta dos RNC. Proporciona capacidad para soportar la movilidad de la interfaz radio entre RNC. Esta capacidad incluye el soft-­‐Handover, manejo de recursos radio y sincronización entre RNC. Iu: Es la interfaz que separa la UTRAN y el CN. Es el punto de acceso donde los usuarios de una red IP/ATM vuelcan el tráfico procedente de la parte de red de acceso. Se usan los protocolos SCCP, MTP3b, SAAL, y AAL5. 2.2.4 Interfaz radio UMTS Bandas de frecuencia Como ya se ha indicado, para el acceso radio se ha elegido una tecnología nueva que es la CDMA de banda ancha (W-­‐CDMA). Tenemos canales de 5MHz de ancho de banda y tramas de 10ms. Se definieron dos modos de funcionamiento: Modo dúplex de frecuencia FDD: Asigna a la comunicación dos frecuencias portadoras, una para el enlace ascendente y otra para el descendente. Estas frecuencias se dice que están pareadas y constituyen un radiocanal. Es el modo que se usa normalmente. Modo dúplex temporal TDD: Las comunicaciones usan la misma frecuencia para los enlaces ascendente y descendente, los cuales están separados en el tiempo. A las frecuencias que usan TDD se les denomina no emparejadas. El organismo CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administration) ha sido el encargado de repartir el espectro de UMTS para cada modo de operación. Para FDD se destinaron dos bandas pareadas de 60MHz (1920-­‐1980MHz y 2110-­‐2170MHz) que hacen un total de 12 portadoras y para TDD dos bandas que suman 25 MHz (1900-­‐1920 MHz y 2020-­‐2025 MHz), que resultan 7 portadoras. En el caso de España, se repartió el espectro disponible a 4 operadoras, 3 de FDD y 1 de TDD a cada una de ellas. El reparto que se hizo se puede ver en la siguiente figura: Página 7 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 5: Reparto de frecuencias UMTS en España W-­‐CDMA: La tecnología de acceso UMTS utiliza CDMA, que es una tecnología digital de transmisión que permite a un número de usuarios acceder a un canal de radiofrecuencia sin interferencia, asignando un código diferente a cada uno de ellos. Para aprovechar el ancho de banda de la forma más eficiente posible se utiliza la técnica de espectro ensanchado, en la que se usa un código para ensanchar la señal en la transmisión, y en recepción cuando apliquemos a la señal recibida ese código de nuevo sólo recuperamos la señal original enviada. Figura 6: W-CDMA Canales En UMTS también tenemos varios tipos de canales. Existen los canales físicos, lógicos y de transporte: Los canales lógicos, al igual que en GSM, clasifican los distintos tipos de información que pueden viajar por la red. Para no desplegar todo el catálogo de canales posible sólo mencionaremos que existen dos grandes grupos de canales: ⋅ Canales de control: BCCH, PCCH, CCH, DCCH. ⋅ Canales de tráfico: DTCH, CTCH. Los canales de transporte son un paso intermedio entre los lógicos y los físicos. Se definen por el cómo y con qué características la información se transfiere por el interfaz radio, así podemos tener distintas calidades de tráfico dependiendo de la fiabilidad, retardo tolerable, etc. ⋅ Algunos de los canales de transporte son: DCH, BCH, FACH o el PCH. Página 8 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Los canales físicos se trasmiten por la interfaz radio. Comprenden la frecuencia portadora y el código ortogonal de expansión. En el enlace ascendente incluye, además, la fase relativa. Los hay de dos tipos: ⋅ Asociados a canales de transporte: P-­‐CCPCH para el BCH, S-­‐CCPCH para FACH y PCH… ⋅ No asociados a canales de transporte: CPICH y SCH. Los diferentes tipos de canales se mapean unos sobre otros. La correspondencia para los enlaces ascendente y descendente se pueden ver en las siguientes figuras: Figura 7: Mapeado de canales Uplink Figura 8: Mapeado de canales Downlink Página 9 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa 3. Estudio previo de cobertura 3.1. Antecedentes y Localización La estación base objeto de este proyecto está enmarcada dentro de los emplazamientos especiales, debido a que está prevista inicialmente para mejorar la cobertura del interior del centro comercial (con una instalación indoor) y, aprovechando el despliegue, mejoramos la cobertura de los alrededores. El centro comercial se encuentra en la Isla de Gran Canaria, en el municipio de Jinamar, situado a unos 15 Km al sur de la ciudad de Las Palmas de Gran Canaria. En las imágenes siguientes se puede ver la situación exacta del mismo: Figura 9: Isla de Gran Canaria Figura 10: Detalle de Jinamar y el Centro Comercial Página 10 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa La zona denominada como el Valle de Jinamar es la que se observa al sur-­‐oeste del centro comercial en la que existen muchas viviendas de nueva construcción. Según el censo consultado, la habitan más de 20000 personas y constituye un buen mercado para el operador. Precisamente, fueron las reclamaciones de estos usuarios unidas al negocio que puede aportar tener plena cobertura en el interior del centro comercial lo que motivó que se hiciera un estudio a fondo de la calidad de señal en las inmediaciones para ver la necesidad de implantar una nueva estación base. 3.2. Estudio de cobertura 3.2.1 Visita técnica Una vez que el operador conoce las quejas de carencia de cobertura, lo primero es realizar una visita técnica para constatar los valores concretos de señal que se reciben en el interior del centro comercial. En concreto se utilizó el software Nokia Netmonitor en un terminal nokia 6650, al que se le dedicará el siguiente apartado. Figura 11: Nokia 6650 De todos los parámetros que es capaz de medir Netmonitor, los interesantes en estas mediciones son el BCCH, CellId y RxLevel para 2G y frecuencia, ScramblingCode y RSSI para 3G. Básicamente se necesita saber la potencia de señal que se recibe en cada punto y de qué estación concreta. La operativa es sencilla, se trata de ir recorriendo las instalaciones con el terminal e ir tomando valores de los parámetros en diferentes puntos, forzando su funcionamiento alternativamente en modos 2G/3G. La cantidad de puntos de medida dependerá de la extensión de la edificación y de los habitáculos existentes, ya que mientras más haya, más posibilidades tendrá la señal de atenuarse, debido a los materiales de las superficies separadoras. Es importante, mientras se realiza la visita, tomar conciencia global de las instalaciones, los problemas de cobertura si los hubiera y la solución a adoptar en tal caso. Es decir, que hay que estar atento a los puntos óptimos donde se podrían colocar antenas de manera que se minimice el recorrido de cables y se maximice el área de cobertura en caso de tener que realizar una instalación interior. Página 11 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Así, se construye una tabla con los valores que se van obteniendo en cada punto y para cada tecnología, como la que sigue: PUNTO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 BCCH 977 977 977 977 977 977 980 996 996 996 785 1003 1003 975 GSM RxLev -85 -92 -82 -80 -100 -88 -104 -82 -82 -93 -89 -86 -97 -92 Cell Id 401 401 401 401 401 401 81 404 404 404 81 82 82 437 UARFCN 10663 10663 10663 10663 10663 10663 10663 10663 10663 10663 10663 10668 10668 10668 UMTS SC 194 194 194 194 194 194 344 344 170 98 170 150 150 150 RSSI -81 -85 -90 -83 -97 -93 -90 -84 -79 -101 -100 -87 -91 -86 Tabla 2: Valores medidos en la visita Tabla que se acompaña de un mapa descriptivo con las ubicaciones en las que se han realizado las medidas para tener conciencia de los lugares donde se produce mayor desvanecimiento de señal: Figura 12: Mapa del centro comercial Página 12 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa 3.2.2 Nokia Netmonitor Nokia Netmonitor es un menú oculto existente en algunos modelos de teléfonos Nokia que habilita funciones que permiten al usuario ver, en algunos casos modificar información interna del hardware, software y conexiones del terminal. Figura 13: Detalle de NetMonitor Lo más interesante de este modo de ingeniería o Field Test de Nokia es que muestra datos interesantes cuando se hacen mediciones como los niveles de señal, vecinas y un montón de parámetros sobre la celda en la que se encuentra el terminal en tiempo real. La gran ventaja es que permite forzar al terminal para que funcione únicamente en modo 2G o en 3G, así se pueden individualizar medidas para cada tecnología. Netmonitor realiza una serie de tests divididos en distintas pantallas, donde en cada una de ellas recoge unos parámetros distintos. Cada pantalla o test tiene un código que podemos seleccionar directamente desde el menú principal. Lo primero que tendremos que hacer es forzar el terminal para que funcione en modo 2G. Para forzar el terminal hay que usar el código 8101 y en la siguiente pantalla te pide el código del modo al que quieres acceder: 1 para GSM y 2 para UMTS. Figura 14: Selección de modo Figura 15: Modo GSM Una vez el terminal está funcionando en el modo que se quiera, se seleccionarán los distintos tests para rescatar los datos que se quieran mesurar. Página 13 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Para GSM, con el test 01-­‐01 se podrá conseguir el BCCH y RxLevel de señal y con el 01-­‐09 se comprueba el Scrambling Code recibido. En las siguientes figuras se muestran capturas realizadas al terminal como ejemplo de visualización: Figura 16: Test 01-01 Figura 17: Test 01-09 Para UMTS, con el test 41-­‐12 se conoce la frecuencia de la portadora (UARFCN) y la potencia de señal (RSSI) y con el 46-­‐05 se puede rescatar el código scrambling. Esto se contempla en las ilustraciones que sigue: Figura 18: Test 41-12 3.2.3 Figura 19: Test 46-05 Análisis de las medidas Para asegurar una buena calidad de servicio, se establecen unos niveles mínimos de señal recibida para cada tipo de entorno en el que se pueda encontrar el terminal móvil, tanto para GSM como para UMTS. Página 14 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Los valores concretos adoptados se recogen en la siguiente tabla: Nivel mínimo Nivel mínimo UMTS Cobertura GSM Urbano denso -64 dBm -73 dBm Interior de edificios en zona urbana densa Urbano -70 dBm -79 dBm Interior de edificios zona urbana Suburbano -78 dBm -88 dBm Interior de edificios en zona suburbana Vehicular -82 dBm -95 dBm Coche Rural -90 dBm -103 dBm Exterior, Zona rural Marginal - 95 dBm Cobertura MS Alta sensibilidad Entorno Figura 20: Niveles mínimos de señal La zona en la que se han realizado las medidas se podría considerar una zona suburbana. Comparando los valores anotados en la tabla de medidas con los valores mínimos de señal para zona suburbana (-­‐78dBm en GSM y -­‐88dBm en UMTS) se observa que la cobertura en la zona es deficiente o muy deficiente y que hay que tomar alguna medida a fin de potenciar la cobertura y poder prestar un servicio de calidad a los clientes tanto en el interior del centro comercial como en las viviendas del Valle de Jinamar. Otro dato indicativo de la mala calidad de cobertura es que llegan muchos BCCH y SC distintos en los diferentes puntos de medida. Esto es debido a que las señales que llegan son de rebotes provenientes de celdas de muy diversa procedencia. Si estuviera un móvil con una llamada activa en estas condiciones estaría continuamente haciendo handover entre estas celdas, de manera que aumentaría el tráfico en la red y también el gasto de batería asociado al terminal. Ésta situación es del todo indeseable. Lo ideal es recibir la señal de una estación de forma “dominante”. Demostrado fehacientemente que existe un problema de cobertura la solución a adoptar será la instalación de una macro estación para GSM y otra para UMTS, compartiendo sistemas radiantes para minimizar el coste de la instalación y el impacto visual. Esto será objetivo del resto del documento. Página 15 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa 4. Diseño de la red de acceso 4.1. Replanteo técnico Cuando se va a cometer la implantación de una nueva estación base se convoca un replanteo técnico al que asiste algún representante de la propiedad donde se va a hacer la futura instalación, la empresa que realizará la obra civil y un representante del departamento de radiofrecuencia del operador que indicará el equipamiento y sistemas radiantes a instalar, así como sus ubicaciones. Esta reunión es crucial para el diseño definitivo porque se sentarán las bases de las ubicaciones concretas de equipamiento y antenas, fuertemente marcados por la disponibilidad que ofrezca la propiedad. De esta reunión se generan dos documentos: una serie de planos donde se reflejará todo lo replanteado y un acta que incluirá sólo los datos importantes desde el punto de vista de ingeniería de radiofrecuencia y que servirá como modelo a los instaladores para tener todos los datos de la estación. El acta de replanteo que se rellenó en su día se puede ver en la figura de la siguiente página. Está estructurado en 4 partes diferenciadas: Datos generales de la estación Datos propios de la red de acceso radio Datos de la solución de transmisión Comentarios Página 16 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 21: Acta de replanteo Página 17 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Seguidamente se desarrollarán brevemente algunos de los conceptos menos intuitivos que aparecen en el acta: Tipo de infraestructura: Se refiere a la ubicación física de instalación del equipamiento. Puede tomar varios valores: ⋅ Indoor rooftop: Caseta en la parte alta de un emplazamiento. Por ejemplo en azotea. ⋅ Outdoor rooftop: Equipos al aire libre en la parte alta del emplazamiento. ⋅ Indoor ground level: Caseta a nivel de suelo. Emplazamiento típico de caseta + torre. ⋅ Outdoor ground level: Equipos al aire libre a nivel de suelo. ⋅ Existing room: Cuarto habilitado para los equipos en un edificio, como es nuestro caso. Bastidor: Aquí se indica la marca/modelo del equipamiento de radiofrecuencia que se va a instalar. Tipo de instalación: Se refiere a la instalación donde irán anclados los sistemas radiantes. Las posibilidades son varias, pero las más comunes son: ⋅ Torre: Se refiere a la típica torre de telecomunicaciones de celosía o tubular. ⋅ Mástil: Se suele dar en emplazamientos urbanos o de condiciones especiales. ⋅ Caseta de agua: Es muy típico en pueblos pequeños desplegar sobre el depósito de aguas municipal. Sectores físicos y sectores lógicos: La diferencia radica en que podemos tener configuraciones de varias antenas radiando un mismo sector (un sector físico pero varios lógicos), usando un divisor de potencia. Se usa en contadas ocasiones porque presenta muchas pérdidas de potencia y disminuye el alcance de la señal. TRX: Se considera la unidad mínima de tráfico que se trata coloquialmente en GSM. Un TRX proporciona 8 llamadas simultáneas en condiciones normales. Amplificador: Es el amplificador que está a la salida de los equipos. Pueden ser simples o dobles y para casos como este de 3 sectores usaremos 1 simple y 1 doble. Splitter: Divisor de potencia. Hablaremos más delante de él. TMA: Amplificador de bajo nivel de ruido. Se coloca cercano a las antenas para minimizar las pérdidas en la señal del uplink, que llega muy débil. Tilt: Inclinación mecánica o eléctrica que se le da a las antenas para dirigir el haz. Referencias de alturas: Se usa para especificar la altura a la que irán las antenas. Hay varios tipos de referenciar la altura, dependiendo de la instalación concreta. Vamos a ver los casos más típicos: Página 18 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 22: Referencias de altura Configuración distribuida: Es aquella en la que los equipos de telecomunicaciones se dividen en dos módulos, uno de radiofrecuencia que se coloca cerca de las antenas y otro módulo de gestión que se coloca en el recinto de equipos. Ambos módulos están unidos por fibra óptica. Diplexor: Elemento que multiplexa en un mismo cable coaxial dos o más transmisiones a distintas frecuencias de funcionamiento. Combinador: Elemento que multiplexa en un mismo cable coaxial transmisiones en la misma banda de frecuencia. Como se puede ver, en el acta de replanteo se tienen todos los datos disponibles de un solo vistazo para que una persona ajena al replanteo pueda saber toda la información sobre una estación base. 4.2. Descripción de la solución En este apartado se irá explicando la solución paso a paso intercalando imágenes reales de la instalación finalizada para así dar al lector una idea clara de lo que se va exponiendo. Cuando se aborda el despliegue de una estación macro en una edificación de estas características las opciones para ubicar los sistemas radiantes son innumerables. Siempre hay que buscar la mínima tirada posible de cable para ahorrar costes y también para disminuir lo máximo posible las pérdidas. Otro factor a tener en cuenta es que los cables coaxiales presentan unas pérdidas inversamente proporcionales a la sección del mismo. Así, conforme aumenta la longitud de la tirada de cable, se tendrá que aumentar la sección del mismo para no tener pérdidas excesivas y por tanto también aumentará la rigidez del mismo. Esto, que no es demasiado problema en instalaciones en torres, puede llegar a serlo en instalaciones en edificios ya que hay ciertas secciones que no permiten los radios de curvatura que son necesarios y su instalación se hace inviable. Página 19 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa GSM 900 GSM 1800 UMTS Radio de curvatura 1/2” 0.0685 0.1 0.113 3.2 cm 7/8” 0.0356 0.0520 0.0581 12.5 cm 1+5/8” 0.0214 0.0321 0.363 20 cm Tabla 3: Pérdidas y radios de curvatura de coaxiales En este caso, se decidió en el replanteo hacer una instalación de dos antenas exteriores y una instalación por el interior. Figura 23: Diseño preliminar Los equipos de radiofrecuencia y transmisión se situarán en su totalidad en el interior del edificio, más concretamente en el cuarto RTI del sótano, con las tiradas de cables coaxial desde dicho sótano hasta las antenas. Se situarán en un mismo rack de 60x60 cm y 2 m de altura los equipos de radio de GSM y UMTS, junto a otro rack de fuerza y transmisión donde también irá situado el cuadro eléctrico monofásico. También se precisa de un equipo de aire acondicionado estándar de 3000 frigorías para mantener unas condiciones óptimas de temperatura en la sala. En la azotea del inmueble se instalarán dos antenas de panel outdoor para dar cobertura al exterior. Constituirán los sectores 1 y 2 de la estación. Se situarán en dos soportes, uno anclado a un casetón existente, mimetizada dentro de un falso shunt, que dará cobertura al valle de Jinamar, y la otra en una estructura autosoportada junto a la cristalera de cerramiento del Centro Comercial (en adelante CC), así aprovecharemos para dar cobertura a parte de su interior. Página 20 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 24: Antena exterior vista desde el interior del Centro Comercial Además, en el mismo soporte que la antena mimetizada, se instalarán dos radioenlaces de 30 cm de diámetro para integrar la estación con el resto de la red. El sector 3 se repartirá en el interior del CC, que estará cubierto con tres antenas tipo panel, más pequeñas y con menor ganancia, muy apropiadas para este tipo de instalaciones. Irán adosadas a paredes interiores y lo más mimetizadas posibles para evitar alarma social. Figura 25: Antena interior 1 Página 21 de 88 Figura 26: Antena interior 2 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 27: Antena interior 3 Como se puede apreciar en la figura 23 la distancia entre las diferentes antenas y el cuarto de equipos es muy grande. Para minimizar pérdidas habría que usar un coaxial de 1+/8” que es una sección excesiva para esta instalación. Aparte, se van a desplegar dos tecnologías (GSM y UMTS), por lo que hay que hacer una tirada doble de cableado, lo que lo hace más complicado y encarece la instalación. Por los motivos expuestos se decidió hacer el despliegue de los sectores 1 y 2 mediante fibra óptica. Se hará la instalación con equipos de la familia Flexi de Nokia, que tienen la particularidad que poseen módulos separados para la parte de radiofrecuencia y la parte de banda base. La fibra óptica presenta mayor capacidad y muy pocas pérdidas, lo que permite hacer instalaciones de mayor recorrido de cableado. Para el sector interior no merece la pena usar configuración distribuida, por lo que usaremos coaxial de 7/8” y se asumirán las pérdidas asociadas a éste. En la figura siguiente se presenta la configuración definitiva con las modificaciones que se han comentado: Página 22 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 28: Diseño definitivo Como se puede observar, se diplexan las dos tecnologías en la instalación indoor para sólo hacer una tirada de coaxiales de 7/8” y aparece ya la fibra óptica (una por tecnología) que sube hasta el tejado para atacar a las cabezas remotas RRU, de las que hablará más adelante. De cada una de ellas salen coaxiales hasta las antenas para tener los dos sectores con ambas tecnologías. Por último, hay que decidir sobre los TRX que llevará la estación GSM. Un TRX se puede definir de manera coloquial como la unidad mínima de capacidad en un sistema GSM, cada uno de ellos puede soportar 8 llamadas de manera simultánea en condiciones normales y el doble si se fuerza en un modo determinado. Se determinó que la configuración sería de 2 TRX por sector, es decir 2+2+2. Como se comentó al principio del capítulo, toda esta información se plasma en una serie de planos donde se concreta todo de manera precisa, tanto de trabajos de obra civil como de equipamiento, antenas y demás elementos que formen parte de la estación. 5. Diseño de la red de transmisión 5.1. Introducción Una vez que se ha diseñado la parte de la estación correspondiente a la red de acceso, ahora hay que ver la forma en que ésta se conectará a la red de transmisión del operador. En este caso en concreto, para conectar la estación a sus controladoras (BSC/RNC) se emplearán como soporte físico radioenlaces de microondas. Página 23 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Lo que se hará es instalar en la estación dos parábolas para incluirla dentro de un anillo de transmisión para protegernos ante fallos de enlaces o de nodos. Con esta topología hacemos mucho más robusta nuestra red de transmisión ya que se tiene doble ruta para todos los nodos que formen parte de este anillo. Los operadores usan configuraciones mixtas, de cada BSC “nacen” un número determinado de anillos y habrá algunos sites colgando directamente de alguno de los nodos que forman parte del anillo. Figura 29: Red de transmisión mixta En el replanteo se deberá buscar una ubicación para colocar dos parábolas que formarán parte de los dos vanos necesarios y también confirmar visibilidad directa (LOS, Line Of Sight) con dos estaciones integradas en la red para colocar las parábolas remotas. Es una buena costumbre, con anterioridad al replanteo, preparar algunos posibles remotos, haciendo perfiles teóricos de terreno con algún programa de simulación, para comprobar que al menos por el terreno no hay problemas de LOS para descartar puntos que orográficamente sean imposible de ver. Se puede usar alguna herramienta propia del operador o alguna online, como por ejemplo Xirio que proporciona datos fiables, al menos, para este primer escalón de nuestro diseño: Figura 30: Perfil hacia LP_010 Figura 31: Perfil hacia LP_011 Página 24 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Ambos perfiles son viables teóricamente y en el replanteo se corroboró que realmente es así. 5.2. Diseño de vanos con IQLINK Los vanos que se van a diseñar son digitales PDH. Este tipo de vanos se calculan con un margen muy elevado de seguridad para evitar en la medida de lo posible la indisponibilidad por desvanecimientos o condiciones meteorológicas desfavorables. Los enlaces se planifican siguiendo un objetivo principal que es establecer una ruta que cumpla unas ciertas especificaciones técnicas, que serán la indisponibilidad, BER y capacidad necesaria. La frecuencia a la que funcionará el vano estará condicionada por la longitud y la capacidad del mismo de una forma inversamente proporcional, a mayor frecuencia y/o capacidad, menor longitud de radioenlace. En las operadoras, los diseños de radioenlaces se realizan apoyándose de herramientas específicas de diseño para este tipo de tareas. En este caso haremos el diseño usando la herramienta IQLINK, de la que explicaremos lo necesario para hacer un diseño completo. Figura 32: IQLINK En la primera pantalla del software se tendrá que seleccionar una base de datos y teclear un login y password para acceder. En la base de datos seleccionada vendrá toda la información sobre las estaciones del operador. Una vez dentro de la aplicación, en la parte inferior se iluminará un menú con varias opciones, de las que interesan dos: Database: Para crear, consultar o modificar sites del operador. Engineering: Para hacer el diseño de un vano o recuperar uno existente. Página 25 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Primero se deberá introducir en la base de datos la información sobre la nueva estación que se está diseñando, para que la aplicación pueda ubicarla topográficamente y pueda realizar los cálculos que luego se le pedirán, así que habrá que pulsar sobre el botón Database: Aparecerá una ventana como la de la figura siguiente: Figura 33: Database En esta ventana se podrán hacer consultas en la base de datos, así como añadir nuevos emplazamientos para hacer el diseño de radioenlaces en ellos. Para ello, pulsando el botón Add se abrirá la siguiente ventana: Figura 34: Añadir emplazamiento Página 26 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Aquí se podrán introducir multitud de datos de la estación en concreto, aunque los básicos para lograr hacer un diseño son los siguientes: Site ID : Identificador de la estación. Puede ser cualquier cadena alfanumérica. Site Location ID: Identificador de la localización del emplazamiento. Puede coincidir, como en este caso, con el site ID. Latitude y Longitude: Coordenadas del site en grados, minutos y segundo con proyección ED50. Grnd Elev: Elevación del terreno en metros. Un detalle son las dos casillas del final, en las que se puede seleccionar “site” o “site In Progress”. Site se referirá a emplazamientos construidos que ya están funcionando y Site In Progress es para candidatos a estudiar desde el punto de vista de la transmisión y no se pueden considerar como definitivo. En este caso se seleccionará Site In Progress. Cuando se aceptan los datos ya estará disponible el nuevo emplazamiento en la base de datos, aunque no está de más comprobar que realmente se ha efectuado la actualización, así como hacer una consulta de los otros puntos que serán nuestros remotos para tener claro que existen sus datos también. Una vez concluido esto, ya se puede empezar a hacer el diseño del vano, que se hace desde el botón Engineer del menú principal. Aparece la pantalla principal de la aplicación donde se definirán los radioenlaces con todas sus características. Está dividida en una serie de zonas, que se explicarán una por una: Página 27 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 35: Pantalla Engineering 1) El menú de usuario presenta las siguientes opciones: Figura 36: Menú de usuario Las más interesantes son: FILE: presenta opciones para insertar nuevos extremos, crear enlaces o recuperar diseños ya guardados. PROFILE: con esta opción podremos consultar el perfil de terreno entre los extremos ya insertados. DESIGN: Nos arrojará resultados de la simulación del radioenlace que estamos diseñando INTERFERENCE: Con esta opción calcularemos las interferencias que nuestro vano provoca en los colindantes y viceversa. Página 28 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa 2) Información de extremos y características básicas Cuando se carguen los extremos implicados en el diseño, aquí aparecerán las características básicas: Figura 37: Información de extremos Algunas de los datos que salen, son los que se han introducido previamente en la base de datos, como Location ID, Site ID y Name. De los demás, los más importantes son: PathAzimuth: Orientación en grados del extremo en cuestión al otro. PathTilt: Inclinación de la parábola respecto a la horizontal hacia la parábola contraria PathLenght: Distancia entre extremos. Band: Podremos seleccionar varias bandas de frecuencias para diseñar nuestro enlace. Será de vital importancia en las interferencias. Podremos seleccionar bandas de 6, 7, 13, 15, 18, 23, 26, 38 GHz. El aumentar la frecuencia hace el enlace más directivo pero más vulnerable a la atenuación por lluvia, indisponibilidad y pérdidas por lo que se limita en distancia. Estas limitaciones están marcadas por los operadores y hacen que para cada banda se tenga fijada una longitud máxima de enlace. La regla de diseño será usar la banda de frecuencia más alta posible para afectar lo menos posible al resto de enlaces cercanos. 3) Equipos y canalización: Aquí se presenta información sobre los transceptores, caracterizados por el tipo de modulación usada, capacidad, potencia de transmisión, y pérdidas de inserción. Página 29 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 38: Equipos y canalización Las características configurables son: Frequency Plan: Criterio High/Low. Seleccionamos si emitimos en el radiocanal de mayor frecuencia o de menor frecuencia. Channel: Canal dentro de la banda de frecuencia seleccionada Polarization: Polarización que usaremos en cada una de las parábolas. Para diseñar el canal y la polarización se tendrá en cuenta el cálculo de interferencias y la degradación de la señal frente al ruido. Por otra parte habrá que saber que la polarización horizontal es más sensible a la indisponibilidad por lluvia que la vertical. El equipo transceptor se podrá configurarlo entrando en el menú “Radio, la información está diferenciada para la transmisión y la recepción. Figura 39: Equipo transceptor Los equipos se podrán seleccionar de un catálogo de fabricantes y de modelos asociados. Página 30 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Para la transmisión se podrá consultar la capacidad de enlace, potencia de transmisión, ancho de banda y si existe algún tipo de protección asociada. Para la recepción habrá que conocer el umbral de recepción para tener un BER de 10-­‐3 o 10-­‐6 4) Información de Antenas: Figura 40: Información de antenas En esta sección se seleccionarán las antenas parabólicas que formarán parte del radioenlace en ambos extremos. Existe un catálogo agrupado por fabricantes y la característica principal será la dimensión de su diámetro, directamente proporcional a la ganancia de la misma. Primary Antenna: Antena asociada al transceptor. En caso de no necesitar diversidad será la única existente. Si entramos en el menú de selección tendremos la siguiente ventana, en la que deberemos escoger los modelos concretos de antenas así como las alturas de las mismas respecto al nivel de suelo. Figura 41: Antenas seleccionadas Gain: Valor de ganancia de la antena empleada. Se rellena automáticamente. Heigh: Altura que hemos seleccionado anteriormente de las parábolas. Página 31 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa EIRP: Potencia Isotrópica Radiada Equivalente (PIRE) de la antena. Latitude/Longitude: Coordenadas del emplazamiento donde irá colocada la parábola. Diversity Antenna: En caso de necesitar diversidad aquí seleccionaremos la otra antena que la proporcionará. Waveguide: Como ya hemos comentado por lo general vendrá incluida en la parábola, así que no habrá que rellenar nada. Attenuator: Habrá veces que tendremos que incluir un atenuador para introducir pérdidas y no saturar el sistema. 5) Pérdidas del enlace: Figura 42: Pérdidas En esta porción de la pantalla se presentan el cálculo de las pérdidas del enlace, por absorción de los gases de la atmósfera y las pérdidas en el espacio libre. El Field Margin es una cantidad que permitirá tener cierta tolerancia en los cálculos para garantizar el funcionamiento del enlace. Conocida la estructura básica de la aplicación seguidamente se explicará cómo se haría el diseño de uno de los vanos de la estación. 5.3. Procedimiento de diseño Lo primero que se hará es crear un nuevo diseño: Para ello habrá que ir al menú File àCreate Link. Aparece un menú donde se deben seleccionar los emplazamientos A y B del enlace. Seleccionando el botón SIP (Site in Progress) o Site, según el caso, y presionando Search aparece un listado de emplazamientos. Una vez se seleccione un emplazamiento con el menú Apply se elige si se quiere en la posición del A o del B del vano. Tras seleccionar los dos emplazamientos, para salir de esta pantalla se presiona la tecla Cancel. En la pantalla de main engineering aparecerán los emplazamientos con sus características (coordenadas, longitud del vano, azimuth…). Página 32 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 43: Menú Engineering completado A continuación se seleccionará la banda de frecuencia. Como ya se ha visto es un parámetro crítico ya que su elección influye en la indisponibilidad del vano y distancia máxima entre otros factores. Se elegirá lo más alta posible para provocar el mínimo de interferencias a otros vanos y no colapsar el espectro. En la siguiente tabla se puede consultar las bandas de frecuencias que se suelen usar para las distintas distancias de vanos: Distancia Bandade frecuencia 0 – 3.5 Km 38 GHz 3.5 Km – 9.5 Km 26 GHz 10 Km – 15 Km 18 GHz 16 Km – 32 Km 13 GHz Tabla 4: Distancia y bandas de frecuencia En este caso se usará la banda de 38 GHz. Lo siguiente será seleccionar los equipos, pulsando el icono correspondiente. Aparecerá una ventana como la que sigue, en la que escogeremos el equipo en concreto que se instalará. Dependerá de la capacidad y de la banda de frecuencia empleada. Concretamente se instalarán equipos de Ericsson. Página 33 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 44: Detalle de equipos La capacidad del anillo en el que se quiere añadir el nuevo nodo es de 16x2 (16 tributarios E1 a 2Mbps). Para poder albergar la nueva estación, será necesario hacer la reserva 2 tributarios para GSM, unos por ruta, y 2 más para UMTS. Por otro lado, los vanos deben de tener capacidad para llevar la transmisión de todos los sites que forman parte del anillo más la del propio emplazamiento. La capacidad se suelen ampliar, como mínimo, el doble. Dependiendo del fabricante con el que se realice el diseño los valores de capacidad varían ligeramente. En este caso, para Ericsson, el siguiente valor superior de capacidad es de 35x2, por lo que daremos este valor en iqlink. Se añadirán los equipos y aceptarán los cambios pulsando el botón Apply. El siguiente paso es la selección de las antenas parabólicas a usar. El criterio de elección del diámetro de las antenas también va en función de la longitud del vano que estemos diseñando. Las más usuales se recogen en la siguiente tabla: Distancia Diámetro Parábola 0 – 3.5 Kms 0.3 m 3.5 Kms – 9.5 Kms 0.6 m 9.5 Kms – 15 Kms 1.2 m Tabla 5: Distancia de vano y diámetro de parábola En este caso se usarán unas antenas de diámetro 0.3m, así que en la ventana de selección de antenas se buscará la antena UKY 210 75/SC15, que es la que cumple los requisitos, y las aplicaremos a ambos extremos. Muy importante en esta ventana seleccionar también la altura a la que se instalarán. Página 34 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 45: Detalle de antenas seleccionadas Ya se han seleccionados los parámetros básicos de diseño, ahora hay que hacer comprobaciones para saber si se cumplen los criterios de VISIBILIDAD, CALIDAD e INTERFERENCIA: 5.3.1 Visibilidad Con los datos cargados, pulsando el menú Profile se representá el perfil entre ambos sites que hemos cargado. Aparecerá una gráfica con las características de la línea de vista entre ambos emplazamientos, como la de la siguiente figura: Figura 46: Perfil Página 35 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa El gráfico muestra las pérdidas por obstrucciones que se puedan producir y permite ver el despejamiento del enlace en toda la trayectoria del mismo. La línea negra es el rayo directo entre las parábolas y la roja es el 100% de la primera zona de Fresnel para una K= 4/3. Se observa que toda la primera zona de Fresnel se encuentra libre de obstáculos, por lo que el candidato es bueno. 5.3.2 Calidad Hay que cumplir varios criterios de calidad en nuestro radioenlace: 1) Por un lado, habrá que comprobar que se cumple el criterio HIGH/LOW. Este criterio se emplea para minimizar en la medida de lo posible la interferencia cuando una estación tiene varios vanos. Los canales están formados por dos canales, la parte alta y la parte baja. La idea es que si un sitio emite por un radiocanal por la parte alta, por otro vano que pudiera tener emita por la baja para minimizar lo máximo posible las interferencias propias. Con IQLINK este es un indicador que nos arroja directamente el simulador, si probamos a transmitir por LOW en el Sitio A, vemos como nos indica que hay un conflicto, así que tendremos que seleccionar la transmisión por HIGH. Si siguiera habiendo problemas habría que hacer reingeniería del vano que nos afecta. Figura 47: Detalle HIGH/LOW con conflicto Figura 48: Detalle HIGH/LOW correcto Página 36 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Para comprobar los criterios de calidad de nivel de señal recibido, margen de desvanecimiento e indisponibilidad, habrá que entrar en el menú DESIGN. Se mostrará la siguiente ventana: Figura 49: Detalle menú DESIGN Antes de hacer las comprobaciones de los parámetros habrá que introducir algunos parámetros más sobre las condiciones climatológicas del lugar donde se ubicará el radioenlace. Por un lado hay que conocer el valor de lluvia de la provincia superado en el 0’01% del tiempo anual para que el simulador calcule la indisponibilidad por lluvia. Estos valores suelen estar tabulados y consultando las tablas se tiene que para Las Palmas de Gran Canaria hay un valor de lluvia de 23 mm/hr, que se introduce en la casilla de ITU-­‐T Rain Rate. Por otra parte, habrá que definir el factor geoclimático entrando en el menú correspondiente (parte central a la derecha de la pantalla principal). Página 37 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 50: Cálculo factor geoclimático Donde deberemos seleccionar el tipo de terreno, que afectará en mayor o menor medida a la indisponibilidad por multitrayecto: Figura 51: Tipos de terreno Y la localización del enlace, que también permitirá conocer la forma de propagación de la señal: Página 38 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Figura 52: Localización del enlace La variable climática PL es el porcentaje de tiempo en el que el gradiente de refractividad en los 100 metros más bajos de la atmósfera es menor que -­‐100 unidades N/Km durante el mes más desfavorable medio estimado [Rec. UIT-­‐R P.453]. Será del 30% en Andalucía y Extremadura y del 10% en Canarias. Con todos estos valores, el simulador calcula el factor geoclimático, valor que utilizará para calcular a su vez la indisponibilidad por lluvia. Una vez introducidos todos los valores, el simulador ya puede hacer su trabajo y se podrá comprobar los parámetros de calidad. 2) Se tendrá que comprobar que el nivel de señal recibido no sea demasiado alto ni, por supuesto, demasiado bajo. Debe oscilar en un rango entre -­‐35 dBm y -­‐49 dBm. Si superamos los -­‐35 dBm habría que añadir atenuadores para no saturar el sistema. Como se puede consultar en la figura 63 el simulador ha calculado un valor de señal recibido de -­‐40.44 dBm, valor suficiente para que el enlace funcione sin problemas. 3) También hay que comprobar que el Margen de Desvanecimiento(CFM) sea mayor que 23 dBm, cosa que también se cumple. 4) La indisponibilidad por lluvia debe de estar por debajo del 0.006 % por porcentaje, y por debajo del 50% por segundo en enlaces PDH como es el caso. Corroboramos que este caso es especialmente óptimo y tenemos ambos valores del 0%. Página 39 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Si hubiera problemas con estos porcentajes se podría arreglar de varias formas: Cambiando la polarización a vertical, que como ya se ha comentado en algunas ocasiones tiene menos vulnerabilidad a la lluvia que la horizontal. Aumentando potencia de emisión. Muchas veces es un valor impuesto por el tipo de equipo a usar, así que muchas veces se sale de nuestro alcance de diseño. Disminuyendo la frecuencia. No es muy recomendable, pero se podrá hacerlo siempre y cuando existan frecuencias “disponibles” Aumentando ganancia. Es decir, aumentando las dimensiones de las parábolas. Es posible siempre y cuando no haya problemas de carga en la torre donde se instalarán. Añadiendo diversidad espacial con otra parábola. 5.3.3 Interferencia Las interferencias son factores críticos en el diseño de radioenlaces. Una vez que ya se ha diseñado el enlace y cumple los requisitos de visibilidad y calidad, ahora hay que asignarle un canal que esté libre de interferencias. Para ello en la opción Interference à Far Field, se podrá hacer una búsqueda de posibles canales a usar. Figura 53: Búsqueda de interferencias Aquí se irán introduciendo algunos valores necesarios para que el simulador nos arroje resultados. Página 40 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa La distancia de cálculo va a depender de la banda de frecuencia en la que estemos trabajando. Según se puede consultar en la siguiente tabla, deberemos hacer la búsqueda a 50Km de distancia. Frecuencia Distancia 6 GHz 200 Kms 13 – 18 GHz 100 -120 Kms 26 GHz 80 Kms 38 GHz 50 Kms Tabla 6: Frecuencia y distancia La ventana de frecuencia se definen como los límites alrededor de un canal sobre los que vamos a hacer los cálculos de interferencia cocanal, por defecto toma un valor de 28MHz. Se hará la búsqueda para ambas polarizaciones. El Margen tomará un valor de 5 dB por lo general. Es un valor de tolerancia que se toma especto a la relación portadora-­‐interferencia (C/I) definida como objetivo. El factor K = 4/3. La opción de cumulative análisis nos realizará el cálculo de la interferencia recibida por nuestra estación. Los límites para interferencia cocanal y de canales adyacentes se establecen para una degradación de 1 dB del umbral de BER 10-­‐6 Ya se puede hacer el cálculo y como resultado el simulador arrojará un listado de posibles canales a usar junto a su valor de interferencia asociada, como se puede consultar en la figura siguiente: Figura 54: Resultado de la búsqueda de interferencia Página 41 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa En la simulación realizada, sólo se arroja un posible valor, que será el que se tome como canal. El número de casos serán las estaciones interferentes y el número de trayectos serán los radioenlaces que producen interferencia. Si se tuvieran varias opciones habría que asignar el que no tuviera interferencias y, en caso de no tener más remedio que elegir uno que las tuviera, ver si la degradación del umbral de BER 10-­‐6 no llega a 1 dB. Una vez aceptado el canal, ya estaría el diseño de uno de nuestros radioenlaces finalizado. Para el otro enlace hacia la estación LP_011 repetiríamos la operativa de la misma forma. Página 42 de 88 Despliegue de estación base GSM/UMTS Juan Borrego Checa Anexo I. Bibliografía consultada ü Nokia Datasheets (http://www.nokiasiemensnetworks.com/portfolio/products) ü Jaybeam Datacheets (http://www.amphenol-­‐jaybeam.com/) ü Kathrein Datasheets (http://www.kathrein-­‐scala.com/) ü José María Hernando Rábanos: Transmisión por radio. Editorial Centro de Estudios Ramón Areces. ü José María Hernando Rábanos: Comunicaciones móviles. Editorial Centro de Estudios Ramón Areces. ü Documentación del curso “Comunicaciones en Movilidad: Tecnologías, Servicios y Nuevos Modelos de Negocio”. Página 43 de 88
