Aspectos iniciales para el adecuado desarrollo de Sistemas de la

Aspectos iniciales para el adecuado desarrollo de Sistemas de la Tercera
Generación Inalambrica
Rama Estudiantil del IEEE, Universidad de los Andes
e-mail: hernan_afanador@hotmail.com
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: hernan_afanador@hotmail.com
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]
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