Optimización de redes 2G y 3G - eSecretary

ESCOLA TÈCNICA SUPERIOR D’ENGINYERIA

ELECTRÒNICA I INFORMÀTICA LA SALLE

PROJECTE FI DE CARRERA

ENGINYERIA EN TELECOMUNICACIÓ

ALUMNE PROFESSOR PONENT Jordi Morelló López Joan Lluís Pijoan Vidal

Optimización de redes 2G y 3G


ACTA DE L'EXAMEN PROJECTE FI DE CARRERA

Reunit el Tribunal qualificador en el dia de la data, l'alumne D. Jordi Morelló López va exposar el seu Projecte de Fi de Carrera, el qual va tractar sobre el tema següent: Optimización de redes 2G y 3G Acabada l'exposició i contestades per part de l'alumne les objeccions formulades pels Srs. membres del tribunal, aquest valorà l'esmentat Projecte amb la qualificació de

Barcelona,

VOCAL DEL TRIBUNAL VOCAL DEL TRIBUNAL

PRESIDENT DEL TRIBUNAL

1

Abstracto

En la carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones se imparte la asignatura de Comunicaciones Móviles, donde se definen los conceptos más importantes de cada red de acceso para la segunda y tercera generación móvil.

Los conocimientos adquiridos en la asignatura son suficientes para tener un concepto claro de ambas redes, aunque si se quiere entrar en el mundo laborar de las redes móviles sería necesario profundizar en más detalles en algunos aspectos como el análisis de estadísticos y la optimización de la red.

El principal objetivo de este proyecto se basa precisamente en ampliar los conocimiento de ambas redes, entrando en detalle en conceptos de parametrización radio y en el análisis de KPIs y optimización de la red.

Con ayuda de algunos ejemplos prácticos se pretende que el lector consolide los conceptos explicados con casos reales de optimización. Todos estos ejemplos prácticos se basan en el análisis de eventos y propuestas de optimización, partiendo de unas medidas de cobertura en campo llamadas Drive Test.

El trabajo deberá servir de complemento para la asignatura de Comunicaciones Móviles, o como refuerzo para aquéllas personas que estén interesadas en ampliar conocimientos en el sector de las redes de telefonía móvil.


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Contenido 1 Introducción ........................................................................................................................... 7

2 Descripción de Redes 2G y 3G ................................................................................................ 9

2.1 Evolución de las Redes de Telefonía Móvil ...................................................................... 9

2.2 Redes 2G. GSM / GSM-‐E / DCS ...................................................................................... 10

2.2.1 Introducción ........................................................................................................... 10

2.2.2 Características generales del sistema GSM ............................................................ 10

2.2.3 Bandas de frecuencia ............................................................................................. 12

2.2.4 Control de potencia y clases de potencia de emisión ............................................ 13

2.2.5 Handover ................................................................................................................ 15

2.2.6 Canales lógicos ....................................................................................................... 16

2.2.7 Procedimientos de sincronización y llamada ......................................................... 20

2.3 Redes 3G. UMTS ............................................................................................................ 24

2.3.1 Introducción ........................................................................................................... 24

2.3.2 Características generales del sistema UMTS .......................................................... 24

2.3.3 Handover ................................................................................................................ 28

2.3.4 Capacidad de las redes UTMS ................................................................................ 30

2.3.5 Arquitectura de red UMTS ..................................................................................... 31

2.3.6 Estructura protocolo radio ..................................................................................... 36

2.3.7 Ensanchado y modulación ...................................................................................... 39

2.3.8 Estructura de canales ............................................................................................. 43

2.3.9 Procedimientos de la capa física ............................................................................ 47

2.3.10 Protocolo RRC ....................................................................................................... 50

2.4 Redes 3G+: HSDPA / HSUPA / HSPA+ ............................................................................ 55

2.4.1 HSDPA ..................................................................................................................... 56

2.4.2 HSUPA ..................................................................................................................... 61

2.4.3 HSPA+ ..................................................................................................................... 63

3 Parametrización 2G .............................................................................................................. 67

3.1 Parámetros de potencia ................................................................................................ 69

3.2 Parámetros de movilidad .............................................................................................. 72

3.3 Parámetros de distribución de canales. ........................................................................ 76

3.4 Parámetros de relaciones de vecindad. ........................................................................ 78

4 Parametrización 3G .............................................................................................................. 81


4

4.1 Parámetros de potencia ................................................................................................ 81

4.2 Parámetros de atenuación ............................................................................................ 85

4.3 Parámetros de movilidad .............................................................................................. 86

4.4 Parámetros de relaciones de vecindad ......................................................................... 90

5 Herramientas de optimización ............................................................................................. 93

5.1 Herramientas para la obtención de KPIs ....................................................................... 94

5.1.1 KPI 2G ..................................................................................................................... 96

5.1.2 KPI 3G ..................................................................................................................... 99

5.2 Herramientas de Drive Test ......................................................................................... 103

5.3 Herramientas de optimización en OSS ........................................................................ 107

5.3.1 NCS (Neighbouring Cell Support) .......................................................................... 108

5.3.2 MRR (Measurements Reports Recording) ............................................................ 109

5.3.3 FAS (Frequency Allocation Support) ..................................................................... 111

6 Optimización de redes 2G .................................................................................................. 113

6.1 Definición del proceso de optimización ...................................................................... 113

6.1.1 Fase de Preparación ............................................................................................. 114

6.1.2 Fase de Optimización ........................................................................................... 114

6.1.3 Fase de Reporte .................................................................................................... 116

6.2 Análisis y Optimización 2G .......................................................................................... 116

6.2.1 Análisis de Accesibilidad ....................................................................................... 117

6.2.2 Análisis de Congestión .......................................................................................... 120

6.2.3 Análisis de Caídas ................................................................................................. 126

6.2.4 Análisis de Handover ............................................................................................ 133

6.3 Casos prácticos 2G ....................................................................................................... 136

6.3.1 Caso Práctico 1. Caída por baja cobertura ............................................................ 136

6.3.2 Caso Práctico 2. Caída por fallo de HO ................................................................. 137

6.3.3 Caso Práctico 3. Caída por Interferencia .............................................................. 138

6.3.4 Caso Práctico 4. Bloqueo por baja cobertura I ..................................................... 139

6.3.5 Caso Práctico 5. Bloqueo por baja cobertura II .................................................... 141

7 Optimización de redes 3G .................................................................................................. 143

7.1 Análisis y optimización 3G ........................................................................................... 144

7.1.1 Planes de consistencia .......................................................................................... 144

7.1.2 Revisión de cobertura y calidad ............................................................................ 145

7.1.3 Revisión de Scrambling Code (SC) ........................................................................ 148

5

7.1.4 Identificación de vecinas no definidas .................................................................. 149

7.1.5 Análisis de Pilot Pollution ..................................................................................... 151

7.1.6 Análisis de Interferencia en Downlink .................................................................. 154

7.1.7 Análisis de Interferencia en Uplink ....................................................................... 158

7.1.8 Análisis de Sectores Cruzados .............................................................................. 161

7.2 Casos prácticos 3G ....................................................................................................... 165

7.2.1 Análisis de Llamadas Bloqueadas ......................................................................... 165

7.2.2 Análisis de Llamadas Caídas ................................................................................. 172

8 Evolución hacia al 4G (LTE) ................................................................................................. 181

8.1 Características principales LTE .................................................................................... 182

8.2 Arquitectura LTE .......................................................................................................... 183

8.3 KPIs y Optimización LTE ............................................................................................... 184

9 Conclusiones ....................................................................................................................... 187

10 Bibliografía ....................................................................................................................... 189


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1 Introducción

Uno de los sectores más importantes de las telecomunicaciones es el de las redes de telefonía móvil. En la actualidad es un sector en constante evolución y con una gran salida profesional.

Durante la carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones se imparte la asignatura de comunicaciones móviles, donde se estudian los conceptos más básicos de las redes 2G y 3G, sin entrar mucho en detalle.

En este proyecto se pretende profundizar en el mundo de las redes de telefonía móvil. Por un lado, se definirán los principales parámetros de configuración de las estaciones base, como pueden ser los parámetros de potencia o de relaciones de vecindad, etc. Y, por otro lado, se realizarán propuestas de optimización para mejorar los niveles de cobertura, reducir el número de llamadas caídas, etc.

La parametrización de las estaciones base difiere un poco en función de los fabricantes. Actualmente en el despliegue de red que hay de los diferentes operadores en España se pueden encontrar estaciones base de diferentes fabricantes: Huawei, Alcatel, Nokia-‐Siemens o Ericsson.

En este proyecto se realiza el estudio en base a la parametrización de estaciones base de Ericsson, que, aunque puede tener parámetros propietarios o con nomenclaturas específicas, muchos de ellos son comunes al resto de fabricantes.

Para complementar la parte teórica del proyecto se explicarán algunos casos prácticos donde se analizarán medidas de Drive Test y se realizarán propuestas de optimización para mejorar los eventos encontrados, como posibles llamadas bloqueadas o caídas.

En el capítulo final del proyecto se introducirá brevemente los principales conceptos de la nueva red de cuarta generación, LTE. Se describirán sus principales características técnicas, arquitectura e interfaces y se repasarán los principales cambios respecto a sus predecesoras, 2G y 3G, en cuanto a análisis de estadísticos y procesos de optimización se refiere.

La finalidad de este proyecto es que sirva de complemento para la asignatura de Comunicaciones Móviles, para que los estudiantes puedan conocer un poco más el funcionamiento de las redes de telefonía móvil, en concreto profundizar en la parte de análisis de estadísticos y la optimización de red, y así lograr que se despierte un mayor interés en el sector de las redes móviles.


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2 Descripción de Redes 2G y 3G

Antes de entrar en detalle en la parametrización y optimización de las redes de telefonía móvil, es necesario tener clara la estructura y funcionalidad básica de cada red.

En este apartado se resumen los aspectos más fundamentales de las redes de segunda y tercera generación de telefonía móvil.

2.1 Evolución de las Redes de Telefonía Móvil

La redes de telefonía a lo largo de estos años han experimentado una constante evolución, marcadas por un lado por la necesidad de adaptarse a los nuevos servicios ofrecidos y, por otro lado, por la necesidad de aumentar sus capacidades para satisfacer la demanda del mercado.

Lo que un principio se desarrolló para poder realizar comunicaciones de voz inalámbricas con dispositivos móviles, ha evolucionado hasta el punto de poder satisfacer las necesidades de un ordenador de bolsillo, o Smartphone, con capacidad para realizar videollamadas, descargar contenidos a velocidades de hasta 100MBps, dejando casi en un segundo plano al servicio tradicional de voz.

En la Figura 1 se puede ver la evolución de las redes por generaciones, desde los años 90:

Figura 1. Evolución de las redes de telefonía móvil

Las redes que se estudian en este proyecto y clasificadas por su generación, son las siguientes:

• 2G: GSM / GSM-‐E / DCS. • 3G: UMTS. • 3G+: HSDPA / HDSUPA.

En los siguientes apartados se definen las principales características de cada sistema.


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2.2 Redes 2G. GSM / GSM-‐E / DCS

2.2.1 Introducción

En este apartado se definen las características generales del sistema GSM, así como su versión extendida conocida como GSM-‐E y el sistema DCS-‐1800.

Se revisan las bandas de frecuencias utilizadas y se verá como se gestiona el control de potencia. Por último dentro de las características generales, se definirá el concepto de Handover (HO), y se verán todos los tipos de HO que se pueden encontrar.

Otro aspecto importante de los sistemas GSM, es conocer su estructura jerárquica, el tipo de tramas, así como, los tipos de canales lógicos.

Una vez visto los diferentes tipos de canales lógicos se verá el proceso de varios procedimientos en la comunicaciones móviles, como el proceso de sincronización, o el de establecimiento de llamada.

2.2.2 Características generales del sistema GSM

Los sistemas GSM trabajan en la banda de transmisión frecuencial de los 900 MHz. En concreto tienen 2 rangos de frecuencia de trabajo definidos en función del sentido de la comunicación:

• Móvil – > Base (uplink): 890 – 915 MHz • Base – > Móvil (downlink): 935 – 960 MHz

Utilizan el tipo de acceso TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo). Es tipo de accesos se caracterizan porque el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).

Hacen uso de FDD (Duplexado por división en frecuencia), lo que permite que el canal sea bidireccional trabajando con diferentes frecuencias portadoras en cada sentido de la comunicación. La separación entre estos canales es de 45MHz.

Gracias a que el tipo de acceso es TDMA se pueden encontrar 8 canales de tráfico por cada radiocanal. Como cada canal tiene un ancho de banda (BW) de 200KHz, se tiene un total de 1000 canales de tráfico, divididos en 125 canales (0-‐124).

En la Figura 2 se puede ver como se distribuyen los canales en la banda frecuencial:

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Figura 2. Esquema frecuencial GSM.

En cuanto a la modulación utilizada, tanto en canal de voz como el de servicios utilizan el tipo de modulación GMSK con una velocidad de transmisión de 270 Kbps.

En la Tabla 1 se resumen todas las características principales de GSM descritas:

Tabla 1. Principales características de GSM.

Parámetro GSM Frecuencia Transmisión (MHz)

Baseà Móvil Móvilà Base

935-960 890-915

Tipo de Acceso Múltiple TDMA

Método de Duplexado FDD

Ancho de Banda por Radiocanal 200KHz

Nº Canales de tráfico por Radiocanal Nº Total de canales de tráfico

8 1000

Canal Vocal Tipo de Modulación Vel. Transmisión / Desviación de Frecuencia Tipo de VOCODER y velocidad

GMSK

270,8 Kbps 13 Kbps

Canal de Servicio Tipo de Modulación Vel. Transmisión

GMSK

270 Kbps (NRZ)


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2.2.3 Bandas de frecuencia

En GSM existen un total de 125 canales bidireccionales, los cuales se numeran de 0 a 124, y se conocen como canales ARFCN (Absolute Radio Frecuency Channel Number).

De todos estos canales, el canal 0 está reservado como canal de guarda entre GSM y el resto de los sistemas.

Cada estación base, puede contener entre 1 y 16 canales, dependiendo de la densidad de tráfico y de la planificación de red.

Hasta ahora se han descrito las características de los sistemas GSM, pero dentro de las redes de segunda generación, se puede encontrar otros sistemas como el GSM Extendido, GSM-‐E, o el sistemas DCS-‐1800.

En sistema GSM-‐E, como su nombre indica es una extensión del sistema GSM, en un sentido frecuencial. Estos sistemas disponen de 10 MHz adicionales en ambas bandas.

La banda frecuencial de GSM-‐E se distribuye de la siguiente manera:


Esta ampliación supone un aumento de 50 canales adicionales que se numeran, como ARFCN, del canal 974 – 1023.

En total los sistemas GSM-‐E disponen de 175 canales, de los cuales el canal 0 pasa a ser un canal normal (no reservado) y en su sustitución, se utiliza el canal 974 como canal de guarda entre sistemas GSM y el resto de sistemas.

Como curiosidad, destacar que en España, la red de Telefónica Móviles España (TME) trabaja en la banda de GSM y las red Orange Spain (OSP), en la banda de GSM-‐E.

El otro sistema que se puede encontrar en 2G, es el sistemas DCS-‐1800. Las características y el modo de operar son similares a GSM, pero difiere en la banda de trabajo, ya que este sistema trabaja en las banda de los 1800 MHz.

Antes de entrar en detalle en la distribución frecuencial del DCS, hay que destacar una de las grandes diferencias entre los sistemas GSM y DCS es la distancia de propagación.

Los sistemas GSM al trabajar en frecuencias más bajas que el DCS, tienen una mayor distancia de propagación. Como consecuencia para cubrir una misma área de cobertura ambos sistemas tendrán que configurarse de manera independiente a nivel de tilt, potencias, etc., para poder conseguir los mismos resultados.

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Los sistemas DCS añaden 75MHz en ambas bandas, y se distribuyen de la siguiente manera:


Esta ampliación supone un aumento de 374 canales adicionales que se numeran, como ARFCN, del canal 512 – 885.

En la Tabla 2 se puede ver un resumen de los canales y frecuencias de los sistema de 2ª generación más utilizados en Europa:

Tabla 2. Canales y frecuencias redes 2G

Canal Ascendente

Canal Descendente

Nº Canales ARFCN Canal de guarda

GSM 890 – 915 MHz 935 – 960 MHz 125 0 -‐ 124 0

GSM-‐E 880 – 915 MHz 925 – 960 MHz 175 0 – 124 974 -‐ 1023 974

DCS-‐1800 1710 – 1785 MHz 1805 – 1880 MHz 374 512 -‐ 885 512

2.2.4 Control de potencia y clases de potencia de emisión

Otra aspecto importante de las redes 2G es la manera de gestionar la potencia. Este aspecto es fundamental para la optimización del gasto energético de los móviles, es decir, para aumentar la autonomía de las baterías de los terminales móviles (MS).

Mediante el control de potencia, se realiza la adaptación de la potencia transmitida, tanto por el móvil como por la BTS (Base Transceiver Station), a las condiciones de propagación.

El objetivo es minimizar la potencia transmitida por la BTS y el MS, siempre manteniendo la calidad en la comunicación.

Los principales objetivos perseguidos por esta función son:

• Reducción de la interferencia co-‐canal. • Aumento de la duración de la batería de los móviles.

El proceso de regulación de potencia sólo es efectiva en el MS en una determinada zona de la celda, denominada área de regulación.

Cuando el MS se encuentra en una zona cercana a la BTS, se transmite a la mínima potencia, en cambio, cuanto más se va alejando de la BTS, va aumentando la potencia transmitida.


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La potencia transmitida se regula, aumentando o disminuyendo en tramos, es decir, no es una progresión lineal. Estos saltos de potencia los fija cada operador, un valor típico son los saltos de 2dB.

En la Figura 3 se puede ver una gráfica de la regulación por saltos de la potencia transmitida, así como, un ejemplo del área de regulación.

Figura 3. Potencia y área de regulación GSM

En función de las potencias máximas permitidas por los MS y las BTS, se pueden identificar las siguientes clases, representadas en la Tabla 3:

Tabla 3. Clasificación MS y BTS por potencias en GSM

Clase Estación Móvil (valores máx. Potencia) Estación Base

1 43 dBm (20 W) 55 dBm (320 W) 2 39 dBm (10 W) 52 dBm (160 W) 3 37 dBm (5 W) 49 dBm (80 W) 4 33 dBm (2 W) 46 dBm (40 W) 5 29 dBm (0.8 W) 43 dBm (20 W) 6 40 dBm (10 W) 7 37 dBm (5 W) 8 34 dBm (2.5 W)

La mínima potencia permitida por los equipos móviles es de 20mW o lo que es lo mismo: 13dBm

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2.2.5 Handover

El concepto de Handover (HO), también llamado Handoff, se utiliza en comunicaciones móviles con el objetivo de transferir el servicio de una estación a otra cuando la calidad del enlace es insuficiente.

Los Handovers garantizan la realización del servicio cuando el móvil se traslada a lo largo de una zona de cobertura.

Hay que diferenciar entre el Handover y la Reselección. Cuando el MS está en modo dedicado (realizando o intentando establecer llamada) y transfiere el servicio a una celda diferente, el sistema está realizando un traspaso por Handover. En cambio, si el MS está en modo IDLE (el MS está en espera), entonces el traspaso se denomina Reselección. Este proceso de reselección, lo gestiona independientemente el MS sin mediar con la red.

Los HO pueden producirse por diferentes motivos:

• La potencia o la calidad de la señal recibida se encuentran por debajo de un determinado umbral.

• La estación base se encuentra sobrecargada y necesita liberar recursos.

Se pueden encontrar HO de diferentes tipos, y se clasifican en 2 grupos en función del punto de vista desde donde se miren:

• Desde el punto de vista del usuario (canal ascendente)

• Desde el punto de vista de la red (canal descendente)

Desde el punto de vista del usuario se pueden encontrar 2 tipos de Handovers:

• Soft-‐Handover

• Hard-‐Handover

Soft-‐Handover

El Soft-‐HO se caracteriza porque el MS cambia de canal pero no deja de usar el primero hasta que no tiene el segundo. Durante cierto instante de tiempo el móvil está usando los 2 canales, de esta forma en ningún momento se interrumpe la comunicación con la red.


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Hard-‐Handover

El Hard-‐HO se caracteriza por cambiar de canal, soltando el primero antes de conseguir el siguiente. Esto conlleva que el móvil deja de estar conectado durante un pequeña fracción de tiempo a la red. Este tiempo es del orden de unas milésimas de segundo por lo que el usuario final no llega a percatarse del cambio de conexión de canal.

También se pueden clasificar los HO desde el punto de vista de la red, como:

• Intra-‐Cell Handover

• Inter-‐Cell Handover

Intra-‐Cell Handover

Los Intra-‐Cell HO, se denominan a los cambios de canal cuando se realiza dentro de la misma estación base, en términos de vecindad se suele denominar HO a una celda Co-‐Site.

Inter-‐Cell Handover

Los Inter-‐Cell HO, en cambio, se denominan a los cambios de canal con otra estación base diferente a la del canal inicial.

Los 4 tipos de HO que se han descrito, no son excluyentes entre sí, es decir, se puede dar el caso de tener un Hard-‐Ho y que a su vez sea Inter-‐Cell HO.

En la Tabla 4 se pueden encontrar todas las posibles combinaciones de tipos de HO en las redes 2G:

Tabla 4. Tipos de Handovers

Hard HO Soft HO

Intra-‐Cell HO Intra-‐Cell Hard HO Intra-‐Cell Soft HO

Inter-‐Cell HO Inter-‐Cell Hard HO Inter-‐Cell Soft HO

2.2.6 Canales lógicos

Los sistemas GSM se caracterizan por tener un acceso TDMA. Para conseguir que el acceso sea multiplexado en tiempo, se estructuran jerárquicamente en tramas. En la Figura 4 se puede ver la estructura de la hipertrama:

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Figura 4. Estructura de tramas GSM.

Como se puede comprobar en cada trama de una multitrama, se encuentran los 8 Time Slots (TS) que equivalen a 4,615 mseg. Cada Time Slot es un intervalo de tiempo de cada trama que dura 577 μseg.

Para cada trama se encuentran diferentes ráfagas de información, estas pueden ser de los siguientes tipos:

• Ráfaga Normal: Transporta información de usuario, aunque puede portar también información de control urgente. En este último caso se indica en el bit S (Stealing flag).

Figura 5. Ráfaga Normal

• Ráfaga de corrección de frecuencia: Transmite un tono puro desplazado 67,5 KHz en frecuencia respecto la portadora. Permite encontrar y demodular la ráfaga de sincronización temporal del sistema y que el MS se sincronice con el reloj maestro del sistema.


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Figura 6. Ráfaga de corrección de frecuencia.

• Ráfaga de sincronización: Es la primera ráfaga que detecta el sistema. En ella se envía la secuencia de entrenamiento que es única para el sistema. Esta secuencia es de mayor duración para facilitar el sincronismo. En los bit de datos codificados se envía la información que identifica la estación base y los identificadores de multi-‐trama y de super-‐trama para la sincronización.

Figura 7. Ráfaga de sincronización.

• Ráfaga de acceso: Permite el acceso del MS a la Red. La secuencia de sincronización es más larga para facilitar la sincronización del MS. El tiempo de guarda es mayor para evitar colisiones con otras ráfagas.

Figura 8. Ráfaga de acceso.

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• Ráfaga de relleno (dummy burst): Aumentan el nivel de la portadora que contiene las ráfagas de sincronización y corrección de frecuencia. Y al mismo tiempo facilita la sincronización del sistema. La información mezclada (mixed data) son secuencias de 1 y 0 predefinidas por el sistema.

Figura 9. Ráfaga de relleno.

Si se combinan ordenadamente las ráfagas que se acaban de ver dentro de una estructura de trama se pueden formar canales lógicos.

En los sistemas GSM se encuentran dos tipos de canales lógicos:

• Canales de tráfico • Canales de control

o Canal de radiodifusión (Broadcast) o Canal de control dedicados o Canales de comunes de control

Canales de tráfico

Estos canales transmites información generada por el usuario, típicamente la voz y los datos digitalizados. Son canales bidireccionales, es decir, se transmiten tanto en el enlace ascendente como descendente.

Se pueden encontrar los siguientes canales de tráfico en función de si transmiten voz o datos y de la compresión de los bits:

• TCH/HS (Traffic Channel/Half-‐Rate Speech). • TCH/FS (Traffic Channel/Full-‐Rate Speech). • TCH/F9.6 , TCH/F4.8 , TCH/F2.4 (Traffic Channel/Full-‐Rate Data). • TCH/H4.8 , TCH/H2.4 (Traffic Channel/Half-‐Rate Data).

Canales de radiodifusión BCH (Broadcast Channels)

Proporcionas al MS información suficiente para su sincronización con la estación base. Son canales que se transmiten en el enlace descendente, es decir, de la estación base al MS.


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Se pueden encontrar los siguiente tipos de canales BCH:

• FCCH (Frecuency Correction Channel). • SCH (Synchronization Channel). • BCCH (Broadcast Control Channel).

Canales de control dedicados DCCH (Dedicated Control Channels)

Se utilizan para transmitir información de control entre las estaciones base y los MS, e incluso entre las propias estaciones transceptoras. Los canales DCCH son canales bidireccionales.

Se pueden encontrar los siguiente tipos de canales DCCH:

• SDCCH (Stand-‐Alone Dedicated Control Channel). • SACCH (Slow Associated Control Channel). • FACCH (Fast Associated Control Channel).

Canales comunes de control CCCH (Common Control Channels)

Permiten el establecimiento del enlace entre el MS y las estación base. En función de donde se origina el canal se pueden encontrar los siguientes tipos:

• Originados en la base (canal descendente): o PCH (Paging Channel). o AGCH (Access Grant Channel).

• Originados en el MS (canal ascendente): o RACH (Random Access Channel).

2.2.7 Procedimientos de sincronización y llamada

A continuación se describen tres procedimientos importantes en el desarrollo de la comunicación en los sistemas GSM:

• Sincronización MS-‐ BTS • Registro de actualización de localización del MS • Establecimiento de llamada

2.2.7.1 Procedimiento sincronización MS-‐BTS

En la sincronización inicial se utilizan las ráfagas de corrección en frecuencia y las de sincronización.

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Mediante un proceso de correlación con la secuencia de entrenamiento de la ráfaga de acceso, se establece el sincronismo de bit y de ráfaga.

A parte del sincronismo inicial, existe un sincronismo en régimen permanente, debido a que es necesario un ajuste continuo del sincronismo durante la comunicación.

Hay que tener en cuenta que el MS puede estar en movimiento, por lo que las ráfagas emitidas por el móvil a distinta distancia de la estación base podrían colisionar.

Para evitar esta colisión se utiliza la técnica de Timing Advance (TA). Esta técnica consigue determinar el tiempo de propagación inicial debido a la distancia entre el MS y la estación base.

Una vez la estación base tiene calculado el valor del parámetro TA, lo envía a cada MS para que estos avancen su tiempo de transmisión para que la señal enviada llegue totalmente sincronizada con la estación base, compensando el retardo de propagación.

En GSM por cada 3.69 µs de retardo, el TA se incrementa en 1 y el terminal empieza su transmisión TA ·∙ 3.69 µs antes de lo que le correspondería.

2.2.7.2 Procedimiento de Registro de actualización de localización del MS

En la Tabla 5 se pueden ver los canales lógicos y los sentidos de comunicación que se establecen en el registro de localización del MS:

Tabla 5. Registro de actualización de localización del MS

Canal Lógico BASE MÓVIL Comentarios

RACH Petición de canal.

AGCH Asignación de canal.

SDCCH Petición de actualización del registro del móvil. Se transmite en el canal asignado por AGCH.

SDCCH Petición de autentificación desde la red.

SDCCH Respuesta de autentificación desde el móvil.

SDCCH Petición de transmisión en modo cifrado.

SDCCH Respuesta a la petición de transmisión en modo cifrado.

SDCCH Confirmación por parte de la red de la localización

del móvil. Asignación temporal de identidad (TMSI) y actualización del HLR.

SDCCH Reconocimiento de la asignación desde el móvil.

SDCCH La red libera el canal de transmisión.


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2.2.7.3 Procedimiento de Establecimiento de llamada

El establecimiento de llamada se puede originar tanto desde el MS como desde la Estación Base. En función de este enlace se pueden encontrar los siguientes procedimientos:

• Establecimiento de la llamada desde la BTS: En la Tabla 6 se puede ver el proceso de intercambio de mensajes en el establecimiento de llamada originado en la BTS:

Tabla 6. Establecimiento de llamada desde la BTS.


PCH Llamada al móvil desde la red.

RACH Petición de canal por parte del móvil.


SDCCH Respuesta a la llamada de la red.





SDCCH Mensaje de inicio de la llamada entrante.

SDCCH Confirmación.

SDCCH Asignación de un canal de tráfico.

FACCH Reconocimiento de canal de tráfico.

FACCH Alerta (ahora el usuario que llama oye el timbre del teléfono).

FACCH Mensaje de conexión cuando el móvil activa la llamada.

FACCH Aceptación del mensaje de conexión.

TCH Intercambio de datos (voz) entre los usuarios.

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• Establecimiento de llamadas desde el móvil. En la Tabla 7. Establecimiento de llamada desde el móvil. se puede ver el proceso de intercambio de mensajes en el establecimiento de llamada originado en el terminal:

Tabla 7. Establecimiento de llamada desde el móvil.


RACH Petición de canal por parte del móvil.


SDCCH Respuesta a la llamada de la red.





SDCCH Inicialización o SETUP.

SDCCH “Proceeding message” (la red ruta la llamada hacia su destino)

SDCCH Asignación de un canal de tráfico.

FACCH Reconocimiento de canal de tráfico.

FACCH Alerta (ahora el usuario que llama oye el timbre del teléfono).

FACCH Mensaje de conexión cuando el destinatario acepta la llamada.

FACCH Aceptación del mensaje de conexión.

TCH Intercambio de datos (voz) entre los usuarios.


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2.3 Redes 3G. UMTS

2.3.1 Introducción

En este apartado se describen las características generales del sistema UMTS y se definen los diferentes tipos de Handover que se pueden encontrar en las redes 3G.

Otro aspectos importante de los sistemas UMTS que se verán serán las limitaciones de capacidad que tiene esta red de acceso y su arquitectura de red.

También se definirá la estructura del protocolo radio así como la organización de sus canales.

Una vez visto los diferentes tipos de canales se verán algunos procedimientos de la capa física y se describirá el protocolo RRC.

2.3.2 Características generales del sistema UMTS

Los sistemas UMTS están basados en la técnica de acceso WCDMA, y una de sus principales características es que los usuarios están separados por códigos, en vez de por frecuencia como ocurre en los sistemas GSM.

Los sistemas CDMA vienen limitados por el nivel de interferencia, a diferencia de los sistemas GSM que están limitados por el número de frecuencias.

La capacidad de los sistemas CDMA es directamente proporcional al ancho de banda y a la relación señal/ruido.

La capacidad se puede expresar, mediante la fórmula de Shannon, como se muestra en la Ecuación 1:

𝐶 = 𝑊 · 𝑙𝑜𝑔! (1 +𝑃

𝑁𝑜𝑊)

Ecuación 1. Fórmula de Shannon.

Otra característica importante de los sistemas UMTS, es que utilizan la técnica de espectro ensanchado, es decir, utilizan un mayor ancho de banda que el mínimo necesario para transportar la información.

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Gracias a esta característica, los sistemas UMTS tienes las siguientes ventajas:

• Reducción de la densidad espectral de potencia • Privacidad • Protección frente a interferencias (de banda estrecha y de banda ancha) • Resolución temporal y protección frente a multitrayecto

Los sistemas de espectro ensanchado tienen diferentes técnicas:

• FH (Frecuency Hopping) • TH (Time Hopping) • DS (Direct Sequence) • MC (Multicarrier)

Los sistemas UMTS están basados en la técnica DS-‐CDMA, que utilizan secuencias de código distintas para cada conexión y proporcionan señales ensanchadas de 5 MHz.

Un esquema a grandes rasgos de cómo funciona un sistemas CDMA sería el representado en la Figura 10:

Figura 10. Sistema CDMA.

La señal total que llega al Receptor es una suma de la señal de interés, con ruido externo y con señales interferentes.

La probabilidad de error en el receptor, vendrá marcada por:

• Nivel de ruido. • Número de usuarios presentes. • Amplitud de las señales de los otros usuarios. • Factor de ensanchamiento.

Existe un relación cobertura/capacidad, que se basa en la Ecuación 1. Fórmula de Shannon. definida anteriormente:

• Más tráfico à Más interferencia à Menos cobertura


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Los sistemas UMTS encuentran algunas limitaciones que intentan paliarse con diferentes técnicas:

• Efectos multicamino.

• Efecto cerca-‐lejos.

El efecto multicamino es una de la principales características de los canales radio, se caracteriza por:

• Múltiples reflexiones. • Difracción. • Atenuación de la energía del señal.

Figura 11. Efecto multicamino.

En la Figura 11 se puede ver como la energía de una misma señal llega al receptor con diferentes retardos.

Si el receptor está sintonizado a t0, las demás contribuciones al desensanchar la señal se ven como ruido de banda ancha.

Para paliar estos problemas, se utiliza un receptor RAKE. En la Figura 12 se puede ver un ejemplo de su estructura:

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Figura 12. Receptor RAKE.

Gracias a este tipo de receptores se consigue hacer una desensanchado individual para cada contribución, para que posteriormente se combinen las señales desensanchadas teniendo en cuenta las variaciones en el retardo de cada contribución.

El efecto cerca-‐lejos se produce porque cada usuario (terminal móvil), es visto por los demás usuarios como ruido. Este hecho puede producir que los usuarios más alejado a la estación base puedan ver degradada la señal enviada.

La solución a este problema es controlar la potencia de cada uno de los usuarios de forma que la potencia que llega a la estación base sea la misma desde todos los usuarios y que, a su vez, la potencia total de los sistemas sea la mínima.

Una de las ventajas de control de potencia es que tanto la relación Eb/No requerida en el enlace, como la potencia de transmisión requerida disminuyen. Una consecuencia positiva debida a esta disminución, es que la autonomía de la batería de los terminales aumenta.

Hay varios tipos de control de potencia:

• Control de potencia en bucle abierto. • Control de potencia en bucle cerrado. • Control de potencia en bucle externo.

El control de potencia en bucle abierto, se utiliza cuando el móvil intenta acceder por primera vez al sistema. Una vez envía la señal a la estación base, el móvil estima las pérdidas de propagación. Y con esta información ajusta la potencia con la que transmitirá las ráfagas de acceso.

El control de potencia en bucle cerrado, necesita tener un canal dedicado. Y la velocidad de envío de los comandos deberá ser mayor que la velocidad de variación del canal.


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2.3.3 Handover

En los sistemas UMTS se pueden encontrar diferentes tipos de Handovers:

• Softer HO. • Soft HO. • Hard HO.

Los Softer HO establecen dos comunicaciones base-‐móvil diferentes, una para cada sector.

En el enlace descendente, el móvil recibe dos señales diferentes con dos códigos diferentes. Al tener que procesar dos señales diferentes es necesario que se procesen con el receptor RAKE.

En el enlace ascendente se combinan las dos señales que se reciben del móvil. En este caso el control de potencia se realiza en bucle cerrado por el canal dedicado.

Entre un 5-‐15 % de las conexiones que requiere de Handover, se realizan por este tipo de HO.

En la Figura 13 se puede ver un típico escenario de Softer-‐HO.

Figura 13. Escenario Softer Hanover.

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Los Soft Handover establecen dos comunicaciones móvil-‐base diferentes, pero a diferencia con el anterior tipo de HO, los Soft HO se conectan a estaciones base diferentes.

Por el canal descendente se envían dos señales con códigos diferentes, por lo que en este caso también es necesario que se procesen con un receptor RAKE.

En el enlace ascendente el móvil envía las señales a ambas estaciones, y cada estación la retransmite a su RNC correspondiente.

Entre un 20-‐40 % de las conexiones que requieren un Handover, utilizan este tipo de HO.

En la Figura 14 se puede ver un típico escenario de Soft-‐HO.

Figura 14. Escenario Soft Handover.

Los Hard HO, realizan los traspasos de comunicación sin continuidad. Este tipo de HO suceden dentro de una misma celda cuando se quiere hacer el cambio con otra portadora de una misma celda.

En la Figura 15 se puede ver una esquema de los diferentes tipos de Handover en una red UMTS:


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Figura 15. Esquema de red con diferentes tipos de Handover.

Se pueden encontrar varios tipos de Hard HO dependiendo de los tipos de sistema que conmutan:

• HO WDCMA FDD – WCDMA TDD. • HO WCDMA FDD – GSM.

2.3.4 Capacidad de las redes UTMS

Para ver la capacidad de las redes, se ha de diferenciar entre la capacidad de los canales ascendentes y descendentes.

El canal ascendente (móvil-‐base) viene limitado por la calidad del servicio QoS (Quality of Service).

En cambio, el canal descendente (base-‐móvil) viene limitado por la potencia disponible para abastecer a todos los usuarios.

La comunicación de este canal se establece entre un único transmisor y múltiples receptores.

Para radiar a todos los usuarios se transmite una señal piloto que se utiliza de referencia común.

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El control de potencia se realiza mediante la distribución de la potencia total de la estación base entre el canal piloto, los canales de control y los canales de tráfico FPA (Forward Power Allocation).

La estación base va asignando al canal de tráfico de cada usuario la potencia necesaria para contrarrestar la interferencia que este experimenta y asegurar que la relación Eb/No se mantiene en el nivel deseado.

A consecuencia de esto, el límite de capacidad del canal descendente vendrá limitado por la potencia total disponible de la estación base para abastecer a los usuarios.

2.3.5 Arquitectura de red UMTS

Los sistemas UMTS se estructuran y organizan de la siguiente manera:

• Red Núcleo / Core Network (CN). • Red de Acceso Radio (UTRAN). • Terminales móviles / User equipment (UE).

En la Figura 16 se muestra la arquitectura red del sistema UMTS:

Figura 16. Arquitectura de red UMTS.

2.3.5.1 Red Núcleo / Core Network

Esta parte de la red, se realizan funciones de gestión y transporte de la información.

Está compuesta por dos partes, una para transmisión en modo circuito (CS) y otra en modo paquete (PS).


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Los siguientes elementos son los más importantes dentro de la red núcleo, y son comunes a ambos dominios (CS y PS):

• HLR (Home Location Register): Base de datos que registra la información los perfiles de servicios de cada usuario registrado.

• VLR (Visitor Location Register): Similar a HLR pero que almacena una copia de la información de usuarios que no son propios de esa red (visitantes).

• AuC (Authentication Center): Gestiona información de autentificación en los accesos a la red.

• EIR (Equipment Indentity Register): Contiene información relacionada con el terminal móvil.

Otros elementos propios al dominio de circuitos (CS):

• U-‐MSC (UMTS Mobile Switching Center): Es el enlace entre el PLMN de UMTS y las redes externas CS. Realiza funciones de señalización y conmutación, y ejecuta algunos procedimientos de localización y handover.

• U-‐GMSC (UMTS Gateway MSC): Actúa como el enlace entre el PLMN de UMTS y las redes externas CS.

• IWF (InterWorking Function): Permite interoperabilidad con otras redes fijas.

Y en el otro dominio, el de paquetes (PS), se encuentran:

• U-‐SGSN (UMTS Serving GPRS Support Node): Nodo servidor.

• U-‐GGSN (UMTS Gateway GPRS Support Node): Actúa como enlace entre el PLMN de UMTS y las redes externas PS (datos).

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2.3.5.2 Terminales Móviles / User equipment (UE)

Los terminales móviles permiten a los usuarios conectarse a la red de acceso (UTRAN). En la Figura 17 se puede ver una evolución de modelos de terminales móviles

Figura 17. Evolución de terminales móviles.

Estos equipos están formados por dos partes:

• Equipo móvil (ME): Realiza la transmisión y recepción de la señal radio, y soporta las aplicaciones.

• Módulo de Identidad de Usuarios UMTS (USIM): Tarjeta extraíble que contiene la

información y procesos necesarios para identificar a un usuario frente a la red, validar su acceso y proveer de seguridad a los datos que maneja.

Los terminales móviles tienen definidos un interfaz eléctrico llamado Cu que permite la conexión entre la USIM y el ME, y que sigue el estándar para tarjetas SIM.

Actualmente se pueden encontrar nuevos formatos de tarjetas SIM que se amoldan a las nuevas características de los terminales móviles de última generación, como los formatos de Nano y Micro SIM.


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2.3.5.3 Red de acceso radio (UTRAN)

Es la parte de la red encargada de proporcionar la conexión entre los equipos móviles y la red núcleo.

La red de acceso radio se denomina UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) y está formada por subsistemas de red radio (RNS) que integran RNCs y Nodos B.

Los Nodos B o Estaciones Base, son los encargados de transportar la información entre la IUB y la interfaz radio Uu.

Las RNC (Radio Network Controller) son las encargadas de gestionar y controlar todos los recursos radio y son el punto de acceso de todos los servicios UTRAN que provienen del CN, como la gestión de todas las conexiones al UE.

Es esta arquitectura se encuentran diferentes interfaces:

• Interfaz Red Núcleo – RNC (IU). • Interfaz RNC – RNC (IUR). • Interfaz RNC – Nodo B (IUB). • Interfaz Radio (Uu).

En la Figura 18 se puede ver un esquema de las interfaces UTRAN.

Figura 18. Interfaces UTRAN.

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La interfaz Red Núcleo – RNC (IU), es una interfaz abierta y se estructura por tres componentes separadas:

• IU –CS (en el dominio de conmutación de circuitos). • IU –PS (en el dominio de conmutación de paquetes). • IU –BC (en la conexión con el dominio de radiodifusión)

La Interfaz RNC – RNC (IUR), es una interfaz lógica y su implementación es opcional. Permite liberar el CN de las decisiones relativas al Handover entre celdas pertenecientes a RNCs diferentes. En función de la dirección del HO se puede hablar de serving RNC o drift RNC.

La Interfaz RNC – Nodo B (IUB), es abierto y se basa en un modelo lógico del nodo B , que consta de:

• Puerto común de control (enlace de señalización común). • Puertos comunes de datos (enlace de canales comunes de datos: RACH, FACH, CPCH y

PCH). • Puertos de terminación de tráfico.

Entre la interfaz Uu e IUB se pueden encontrar los siguientes elementos que se muestran en la Figura 19:

Figura 19. Interfaz Uu -‐ IUB

La interfaz radio Uu recurre a la técnica de acceso múltiple DS-‐CDMA, que como ya se ha explicado anteriormente, utiliza distintas secuencias de código para cada conexión.

El factor de ensanchamiento SF (Spreading Factor) es la relación entre la duración de un bit de la señal en banda base y la duración de un chip de la señal ensanchada.

Las secuencias utilizadas pueden ser ortogonales y pseudoaleatorias.


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En la Figura 20 se puede ver como se transforma el señal tras aplicar el factor de ensanchamiento en la interfaz Uu.

Figura 20. Factor se ensanchamiento.

2.3.6 Estructura protocolo radio

La estructura del protocolo radio se organiza según el modelo de la Torre OSI y se estructuran con una división vertical en plano de control (C) y de usuario (U), como se puede apreciar en la Figura 21.

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Figura 21. Estructura del protocolo radio en UMTS.

Capa Física (L1)

Se encarga de los procesos necesarios para transmitir la información sobre el medio radioeléctrico. Algunas de sus funciones:

• Detección de errores.

• Codificación para protección de errores.

• Multiplexación y mapeo de canales de transporte sobre canales físicos.

• Adaptación de la velocidad de transmisión.

• Des/ensanchamiento del espectro de la señal.

• Modulación.

• Sincronización en frecuencia y en tiempo.

• Realización de medidas de parámetros radio y control de potencia rápido o en bucle cerrado.


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Capa de Enlace de Datos (L2)

Se encarga de proporcionar a la capa superior (Layer 3) un servicio libre de errores. Se divide en varias subcapas según se considere el plano de usuario o de control:

• MAC (Medium Access Control): Realiza funciones relativas a la gestión de los recursos multiacceso:

o Cambio de formatos y canales de transporte en función del ratio de las fuentes y las limitaciones de los recursos radio.

o Mapeado de canales lógicos sobre canales de transporte. o Envío de medidas de volumen y calidad de tráfico hacia la capa de red. o Gestión de prioridad entre flujos de un terminal y entre terminales.

• RLC (Radio Link Control): Ofrece servicios de transmisión de datos a la capa 3. El envío de los paquetes de datos, se puede realizar:

o En modo transparente. o Con repetición de paquetes. o Sin repetición de paquetes.

• BMC (Broadcast/Multicast Control): Transmite mensajes de difusión de la célula a través del interfaz radio. Solo existe en el plano de control.

• PDCP (Packet Data Convergence Protocol): Comprime las cabeceras de los paquetes de

datos. Solo existe en el plano de control de PS.

Capa de Red (L3)

Esta capa se encarga de que los paquetes lleguen a su destino. Se divide en cuatro subcapas:

• RRC (Radio Resources Control): Gestiona recursos y configura las capas inferiores. Algunas delas funciones que se realizan en esta subcapa:

o Señalización entre los terminales móviles y la UTRAN. o Difusión de información del sistema. o Control de los recursos radio (localización de códigos, control de admisión de

handovers, control de QoS requerida,...). o Algoritmos de planificación de transmisión, control de congestión…

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• CC (Calls Control): Gestiona el control de las llamadas. • MM (Mobility Management). Gestiona la movilidad. • RRM (Radio Resource Management). Gestión de los recursos radio.

2.3.7 Ensanchado y modulación

El ensanchado del espectro se aplica en dos fases, por un lado está la fase de canalización y por otra la de aleatorización (scrambling).

En la Figura 22 se puede ver el proceso de canalización y aleatorización:

Figura 22. Proceso de canalización y aleatorización.

En la fase de Canalización, se multiplica la señal por el código de canalización, incrementando el ancho de banda de la señal. Los códigos de canalización separan las transmisiones de los usuarios en la misma célula.

Los códigos de canalización son los mismos en Uplink y en Downlink, y son de longitud igual al factor de ensanchamiento (SF).

Esta fase se basa en la técnica de OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor), por lo que los códigos tienen que ser ortogonales entre sí, y deben mantener la ortogonalidad entre códigos de diferentes SF.


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Figura 23. Árbol OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor).

En Downlink se utiliza un árbol OVSF por cada celda como el de la Figura 23, en cambio en Uplink, como los terminales no saben que códigos están usando el resto de terminales, se utiliza siempre los mismos códigos y la diferenciación entre terminales se consigue gracias a los códigos de scrambling.

En la fase de Aleatorización, se multiplica el resultado por un código de scrambling, sin modificar el ancho de banda de la señal.

Los códigos de scrambling (SC) no son ortogonales entre sí y permiten distinguir a varios usuarios usando el mismo código de canalización en la misma célula.

Los SC se organizan de diferente manera en función de si el canal es Uplink o Downlink.

En Uplink, se encuentran un total de 224-‐1 códigos de scrambling, es decir, más de 16 millones de posibles códigos, también llamados códigos largos CLong,n y otros tantos códigos cortos CShort,n, todos ellos distintos a los SC de los canales de Downlink.

Al ser tan elevada la cantidad de posibles códigos, no es necesaria una planificación previa.

En Downlink, a cada celda se le asigna un uno código primario, que es el utilizado por el canal P-‐CCPCH.

El resto de canales pueden emplear el código primario o bien los códigos secundarios de su grupo. Los códigos de scrambling se numeran de la siguiente forma:

• Primarios: n = 16·∙i, con i = 0, ..., 511. • Secundarios: n = 16·∙i + k, con k = 1, ..., 15.

Los SC en downlink son fragmentos de N=38400 chips (10ms) de códigos Gold, generados como suma chip a chip de x, y (dos ramas).

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Los 512 conjuntos se agrupan en 64 grupos (de 8 conjuntos cada uno) para que al terminal móvil le sea más fácil determinar el conjunto que usa la célula.

Existen 218–1 = 262.143 códigos de scrambling de los que se utilizan los 8192 primeros, organizados de la siguiente forma:

• 64 grupos(×8 conjuntos)à512 conjuntos(×16 códigos)à 8192 códigos

Cada celda del nodo B dispone de 1 conjunto de 16 códigos:

• 1 primario (se utiliza siempre) • 15 secundarios

En la Tabla 8 se puede ver un resumen de las principales características de los códigos de canalización y de scrambling:

Tabla 8. Características de códigos de canalización y de scrambling.

Código Canalización Código Scrambling

Uso Uplink: Separación de los canales DPDCH y DPCCH en el mismo terminal. Downlink: Distingue entre terminales

Uplink: Distingue entre terminales. Downlink: Distingue entre células.

Longitud 4-‐256 chips (1-‐66.7µs) En downlink incluso 512 chips.

Uplink: 10ms=38400 chips. Downlink: 10ms=38400 chips.

Número de códigos

El número de códigos sobre un código de scrambling equivale al SF.

Uplink: Varios millones. Downlink: 512 conjuntos de 16 códigos.

Familia de códigos

OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) CLong,n (10ms): Gold code. CShort,n: familia de código extendido.

Ensanchado Incremento del ancho de banda de transmisión. No afecta al ancho de banda de transmisión.

Otra parte del proceso que hay que describir es la parte de la modulación. Al igual que pasa en el ensanchado, hay que diferenciar entre el proceso para los canales de downlink y los de uplink.

La modulación en uplink, se diseña para minimizar la interferencia en equipos de audio al utilizar la transmisión discontinua, ya que genera envolvente a 1500 Hz, que sería audible.

Se utiliza la modulación QPSK de doble canal (I-‐Q /code multiplexing) para los canales DPCCH y DPDCH.

En la Figura 24 se pueden ver los procesos de la modulación en el canal uplink.


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Figura 24. Modulación canal uplink.

El proceso consiste en dos modulaciones BPSK independientes, la parte del ensanchamiento se produce con códigos de canalización diferentes y por último se aplica en código de scrambling.

En el canal downlink, se emplea una modulación QPSK junto con una multiplexación en el tiempo de las tramas de control y de datos.

Tras la conversión S/P en las dos ramas se utiliza los mismos códigos de canalización y scrambling.

La transmisión es discontinua, pero no transmite interferencias ya que el canal BCH se transmite de forma continua.

En la Figura 25 se pueden ver los procesos de la modulación en el canal downlink.

Figura 25. Modulación canal downlink.

El proceso de ensanchado en downlink utiliza los códigos de canalización, de forma similar al uplink.

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Se utilizan códigos OVSF que mantienen la ortogonalidad entre canales de diferente ratio y SF.

El código de canalización para el BCH está predefinido y es el mismo para todas las células del sistema. Además el BCH difunde los códigos de canalización del resto de canales de control.

2.3.8 Estructura de canales

En UMTS se pueden encontrar los siguientes tipos de canal:

• Canales Lógicos o Control (Señalización) o Tráfico (Datos)

• Canales de transporte

o Comunes o Dedicados

• Canales Físicos

o Sincronización o Recepción de información de sistema o Mediciones o Acceso aleatorio o Acceso aleatorio en modo paquete o Avisos o Transferencia de información

2.3.8.1 Canales lógicos

Estos canales se utilizan por el nivel MAC para proporcionar servicios de transferencia de datos a los niveles superiores.

Cada canal lógico está definido por el tipo de información que transfiere y se encuentran mapeados sobre canales de transportes.

Se definen dos tipos de canales lógicos, los de control y los de tráfico.

Los canales lógicos de control son:

• BCCH (Broadcast Control Channel): información de difusión del sistema (downlink).

• PCCH (Paging Control Channel): avisos de llamadas para los terminales móviles (downlink).


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• DCCH (Dedicated Control Channel): información de control entre un terminal móvil y la red (uplink-‐downlink).

• CCCH (Common Control Channel): información de control entre varios terminales

móviles y la red, como la relativa al acceso (uplink-‐downlink)

Los canales lógicos de tráfico son:

• DTCH (Dedicated Traffic Channel): dedicado a un terminal móvil para transferir datos (uplink-‐downlink).

• CTCH (Common Traffic Channel): información de usuario hacia un grupo de terminales móviles (downlink)

2.3.8.2 Canales de transporte

Estos canales proporcionan servicios de transporte de información en el nivel físico a los niveles MAC y superiores.

Vienen descritos por cómo y con qué características se envían los datos a través del interfaz aire, con independencia de qué es transportado. Se encuentran mapeados sobre canales físicos.

Se definen dos tipos de canales de transporte, los dedicados y los de control.

El canal de transporte dedicado:

• DCH (Dedicated Channel): información de control y de usuario entre la red y el terminal móvil.

Los canales de transporte de control son:

• BCH (Broadcast Channel): se transmite siempre y con tasa fija. Contiene datos de la red, parámetros del acceso aleatorio, información de vecinas...

• FACH (Forward Access Channel): información de control a la estación móvil cuando el sistema conoce la localización de la misma.

• PCH (Paging Channel): información de control a la estación móvil cuando el sistema desconoce (inicio de conversación) la localización de la misma.

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• RACH (Random Access Channel): información uplink de control para el establecimiento de conexiones en modo circuito.

• CPCH (Common Packet Channel): información uplink de usuario en forma de ráfagas.

• DSCH (Downlink Shared Channel): información downlink dedicada de usuario o de control que puede ser compartida por varios terminales.

En la Figura 26 se puede ver como se mapean los canales lógicos sobre los canales de transporte:

Figura 26. Mapeo de canales lógicos sobre canales de transporte.

2.3.8.3 Canales físicos

Estos canales dan soporte físico al envío de información a través de interfaz aire. Están definidos por la estructura de trama y por el formato de los bursts transferidos.

Se definen los siguientes canales físicos:

• SCH (Synchronization Channel): utilizado en downlink para el proceso de búsqueda de celda. Consta de dos sub-‐canales:

o P-‐SCH (Primario): transmite el PSC (Primary Scrambling Code) en cada slot. o S-‐SCH (Secundario): transmite una secuencia de 15 SSC (Código de

Sincronización Secundario) por cada trama.

• P-‐CCPCH (Primary Common Control Physical Channel): utilizado en downlink para transportar el BCH. Se codifica con el PSC.

• S-‐CCPCH (Secundary Common Control Physical Channel): utilizado en downlink para

transportar el FCH y PCH. En este canal se encarga de transmitir el PSC.


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• CPICH (Common Pilot Indicator Channel): utilizado en downlink para transmitir la

secuencia piloto y se usa como referencia para las medidas de potencia de las celdas. Se codifica con el PSC.

• PRACH (Physical Random Access Channel): utilizado en uplink para transportar el RACH (Random Access Channel). Se envía al recibir respuesta de AICH.

• AICH (Access Indicator Channel): utilizado en downlink para transportar los AIs (Adquisition Indicator), como respuesta a los preámbulos de acceso RACH.

• PCPCH (Physical Common Packet Channel): utilizado en uplink para transportar los CPCH.

• AP-‐AICH (AP-‐Access Indicator Channel): utilizado en downlink para transportar los APIs (AP Adquisition indicator), como respuesta a los preámbulos de acceso del CPCH.

• CD/CA-‐ICH (Collision Detection / Channel Assigment Indicator Channel): utilizados en downlink para transportar los CDIs (Collision Detection Indicator) como respuesta a los preámbulos de detección de colisión de CPCH. También transmiten los CAIs (Channel Assigment Indicator), que apuntan a uno de los CPCH asignados en la celda.

• CSICH (CPCH Status Indicator Channel): utilizado en downlink para transportar los SIs (CPCH Status Indicator), que indican el estado de disponibilidad de los PCPCHs. También transmiten los MASFs (Minimum Available Spreading Factor), que informa del máximo ancho de banda disponible.

• PICH (Paging Indicator Channel): utilizado en downlink para transportar los PIs (Paging Indicators), que indican cuándo el S-‐CCPCH transporta un mensaje de radiobúsqueda para el móvil.

• DPCH (Dedicated Physical Channel): canal bidireccional que transporta el DCH. Está formado por dos tipos de subcanales:

o DPCCH (Dedicated Physical Control Channel), que transporta información de control.

o DPDCH (Dedicated Physical Data Channel), que transportan los datos de usuario.

• PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): utilizado en downlink para transportar el

DSCH.

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En la Figura 27 se puede ver como se mapean los canales lógicos sobre los canales de transporte:

Figura 27. Mapeo de canales transporte sobre canales físicos.

2.3.9 Procedimientos de la capa física

En este capítulo se describen cuatro procedimientos básicos en los sistemas UMTS:

• Búsqueda de celda. • Acceso aleatorio en el RACH. • Acceso aleatorio en el CPCH. • Paging.

2.3.9.1 Búsqueda de celda

El proceso de búsqueda de celda le permite al móvil determinar la celda en la que se encuentra, sincronizarse con ella y recibir el BCH.

Este procedimiento consta de tres pasos:

• Sincronismo de slot: para conseguirlo el móvil utiliza el P-‐SCH (Primary Synchronization Channel), el cual transmite en todas las celdas el código de sincronización primario (secuencia de chips común). Esta información se repite en cada slot.

• Sincronismo de trama y detección del code-‐group (grupo de código de scrambling): simultáneamente a la transmisión del P-‐SCH, en el S-‐SCH (Secondary Synchronization Channel) se transmite el grupo (de entre los 64 posibles) al cual pertenece el código de scrambling primario utilizado en la celda. El período de repetición de esta información es de una trama.

• Identificación del código de scrambling primario: una vez identificado el code-‐group, el código de scrambling primario que utiliza la celda se determina a través de la correlación de la secuencia de símbolos que transporta el CPICH (Common Pilot


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Indicator Channel) con los ocho posibles códigos primarios de scrambling del grupo. Una vez identificado, el UE puede leer el BCH de la celda.

2.3.9.2 Acceso aleatorio en el RACH

El acceso aleatorio se realiza por medio del canal físico PRACH (Physical Random Access Channel), que soporta el canal de transporte uplink RACH.

El acceso aleatorio está basado en un protocolo tipo Aloha ranurado: las estaciones móviles pueden iniciar sus transmisiones en unos instantes predefinidos, denominados slots de acceso.

El nodo B responde a las peticiones de acceso en el canal físico AICH (Access Indicator Channel).

Las transmisiones aleatorias tienen la siguiente estructura:

• Uno o varios preámbulos de 4096 chips (256 repeticiones de una “firma” de 16 chips, de las cuales hay 16 ⇒ existen 16 preámbulos diferentes). Se utilizan como mecanismo de contienda.

• Un mensaje de duración una o dos tramas radio, que se envía sólo si se recibe una respuesta afirmativa.

En el slot #i del AICH se envía un AI (Access Indicator) por cada preámbulo de acceso, como respuesta a los intentos enviados en el slot #i del RACH.

Los AIs pueden adoptar uno de entre tres posibles valores:

• AI = -‐1: Abortar acceso (situación de congestión)

• AI = 0: Colisión. Dos UE usaron el mismo preámbulo en el mismo slot

• AI = 1: Acceso permitido. El usuario que utilizó este preámbulo de acceso puede transmitir su mensaje. La potencia de transmisión y el inicio de la misma son parámetros del sistema (se difunden en el BCH)

2.3.9.3 Acceso aleatorio en el CPCH

Es el método de acceso para la transmisión de ráfagas de paquetes. Se realiza un acceso aleatorio en el PCPCH (Physical Common Packet Channel), que soporta el canal de transporte CPCH (Common Packet Channel).

Pueden existir varios PCPCHs, con distintos SFs en una celda.

La transmisión de paquetes en ráfagas puede ser de hasta 64 tramas, con SFs desde 4 a 256.

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Dos mecanismos posibles de contienda (el que se usa se difunde en el BCH):

• Por PCPCH (UCSM: UE Channel Selection Mode): el UE contiende por un PCPCH concreto.

• Por bit rate (VCAM: Versatile Channel Assignment Mode): el UE contiende por un bit rate concreto, siendo la red la que le asigna el PCPCH que cumple sus expectativas.

Las transmisiones aleatorias tienen la siguiente estructura:

• Uno o varios preámbulos de acceso (AP) de 4096 chips. Se utilizan como mecanismo de contienda. A estos preámbulos se responde en el AP-‐AICH (AP Access Indicator Channel).

• Un preámbulo de detección de colisión/asignación de canal (CD/CA) de 4096 chips, cuya respuesta se envía en el CD/CA ICH (CD/CA Indicator Channel).

• Un preámbulo de control de potencia (PCP), cuya duración varía de 0 a 8 slots.

• Un mensaje de duración T (T≤ 64) tramas radio, con indicación de final de transmisión (EOT).

Cada PCPCH tiene asociado un DL-‐DPCCH de SF = 512:

• Control de potencia en lazo cerrado.

• Envío de comandos de control (ej. EMERGENCY STOP).

La transmisión se realiza en dos fases:

• Envío de un preámbulo de control de potencia (0-‐8 slots)

• Transmisión de una ráfaga de hasta 64 tramas máximo.

• Monitorización continua del DL-‐DPCCH. La transmisión de aborta si se detecta algún problema.

• Envío de cierto número de tramas vacías como indicación de fin de transmisión (EOT).


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2.3.9.4 Paging

Los mensajes de radiobúsqueda se envían en el canal físico PICH, que transporta los PIs (Paging Indicators).

La información de radiobúsqueda se envía en el canal de transporte PCH, que se mapea sobre el canal físico S-‐CCPCH.

Pueden existir varios S-‐CCPCH, con distintos SFs en una celda. Puesto que sobre el canal físico S-‐CCPCH también se mapea el canal de transporte FACH, la celda difunde por el BCH:

• Número de S-‐CCPCH, así como sus parámetros asociados (entre ellos, el PICH asociado, si el S-‐CCPCH transporta un PCH).

• Tipo de información contenida en cada S-‐CCPCH (PCH, FACH ó ambos).

Cuando el terminal detecta un mensaje de radiobúsqueda dirigido a él, lee la información contenida en el S-‐CCPCH. Existe un desfase temporal (3 slots) entre la trama PICH y la trama S-‐CCPCH.

Se define el concepto de Recepción Discontinua (DRX), donde el terminal móvil chequea el canal PICH sólo en determinados momentos. La red envía los mensajes de radiobúsqueda en determinados instantes, que son conocidos por el móvil. De este modo, se produce un ahorro de batería.

2.3.10 Protocolo RRC

La mayor parte de la señalización de control entre UE y UTRAN se realiza con mensajes RRC (Radio Resource Control).

Los mensajes RRC llevan todos los parámetros necesarios para configurar, modificar y liberar protocolos de las capas 1 y 2.

También se encargan de llevar toda la señalización de capas superiores (MM, CM, SM, etc.)

Gracias a la señalización RRC, se puede llevar a cabo la movilidad del equipo de usuario en el modo conectado (mediciones, traspasos, actualizaciones de células, etc.)

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2.3.10.1 Arquitectura Lógica RRC

En la Figura 28 se muestra la arquitectura lógica del protocolo RRC:

Figura 28. Arquitectura lógica RRC.

Se distingue entre cuatro entidades funcionales básicas:

• DFCE (Dedicated Control Function Entity): permite establecer todas las funciones y señalización específicas los UE.

• PNFE (Paging and Notification Function Entity): permite el proceso de Paging cuando el

UE está en idle mode.

• BCFE (Broadcast Control Function Entity): permite enviar al sistema información de radiobúsqueda.

• RFE (Routing Function Entity): se encarga de enrutar mensajes de capas superiores a diferentes MM/CM o diferentes CN.


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2.3.10.2 Funciones y señalización RRC

Algunas de las funciones de las que se encarga el protocolo RRC, son:

• Señalización entre los terminales móviles y la UTRAN.

• Difusión de información del sistema.

• Control de los recursos radio (localización de códigos, control de admisión de handovers, control de QoS requerida,...).

• Algoritmos de planificación de transmisión, control de congestión…

A continuación se describen los procedimientos de algunas funciones que son interesante conocer para apartados posteriores:

• Establecimiento de conexión RRC: En este tipo de conexiones el UE pasa de estar en idle mode para pasar a modo dedicado. En la Figura 29 se puede ver el procedimiento:

Figura 29. Establecimiento de conexión RRC.

• Actualización del active-‐set: en este procedimiento se actualiza las conexiones activas entre el UE y UTRAN. Se pueden realizar una de estas tres funciones:

o Radio Link Addition.

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o Radio Link Removal. o Combinación de Radio Link Addition y Removal.

En la Figura 30 se puede ver el procedimiento:

Figura 30. Actualización del Active Set.

• Handover Inter-‐System: son procedimientos de HO entre diferentes sistemas o redes, se pueden encontrar los siguientes tipos:

o HO Inter-‐System from UTRAN to GSM. (Figura 31)

Figura 31. HO Inter-‐System from UTRAN to GSM.


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o HO Inter-‐System from GSM to UTRAN. (Figura 32)

Figura 32. HO Inter-‐System from GSM to UTRAN.

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2.4 Redes 3G+: HSDPA / HSUPA / HSPA+

Las red 3G+ o HSPA (High Speed Packet Access) son un conjunto de protocolos que extienden y mejoran el rendimiento de UMTS para los servicios de datos.

Está definido en las especificaciones de 3GPP Release 5 y es totalmente compatible en sentido inverso con WCDMA.

La especificación anterior R99 (Release 99) de UMTS establecía una velocidad máxima de transferencia en canal downlink de 384 kbps, en cambio con la R5 se puede llegar a tasas de hasta 14,4 Mbps.

HSPA se implementa sobre la misma red que WCDMA, bien en la misma portadora o bien (para lograr mayor capacidad y mayores tasas de bit) utilizando otra portadora.

Algunas de las principales características de las redes HSPA con respecto a WCDMA son:

• HSPA y WCDMA pueden compartir todos los elementos de la red.

• Pasar de WCDMA a HSPA requiere únicamente modificaciones de software y algunos elementos de hardware en las estaciones base

• El coste de pasar de WCDMA a HSPA es muy bajo, sobre todo comparado con otras tecnologías, como WiMAX, que precisan de una infraestructura completamente nueva.

Dentro de HSPA se pueden diferenciar las siguientes redes:

• HDSPA • HSUPA • HSPA+

En la Figura 33 se ve una evolución de las redes HSPA y se indica las velocidades de transferencia máximas que se alcanzan en cada una de ellas:


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Figura 33. Evolución de las redes HSPA.

2.4.1 HSDPA

La red HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) provee velocidades en el canal de bajada (downlink), de un máximo teórico de hasta 14.4 Mbps de pico. Sin embargo, HSDPA no incluye ningún tipo de modificación en el enlace ascendente, por lo que en un principio estaba pensado para servicios de demanda asimétrica.

2.4.1.1 Principales características HSDPA

Las redes HSDPA hacen uso compartido de un canal descendente, el HS-‐DSCH (High Speed-‐Downlink Shared Channel), orientado inicialmente a servicios que requieran picos de transmisión, como puede ser la navegación por internet y el video bajo demanda.

Además mejora el RTT y la latencia, reduciéndola por debajo de 100ms. Así, ofrece muy buenos resultados para aplicaciones de baja tasa de bits que requieran latencia baja, como VoIP.

Otra característica importante es en la adaptación del enlace. El esquema de transmisión cambia en cada Intervalo de Transmisión o TTI (Transmission Time Interval), para adaptarse a las condiciones puntuales del enlace. La adaptación del enlace elige el código, la tasa de código y la modulación a emplear en cada caso.

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El TTI en HSDPA es de 2 ms, mientras que en R99 se utilizaban valores de 10, 20, 40 u 80ms, y no hay transmisión discontinua durante el TTI.

Estos sistemas utilizan modulaciones de alto orden, como la QPSK (mayor inmunidad frente al ruido) y 16 QAM (mayor velocidad de transferencia).

2.4.1.2 Canales HSDPA

El principal canal que se encuentra en HSDPA es el canal descendente HS-‐DSCH que es un canal compartido entre varios usuarios. Se utiliza un scheduling dependiente del canal para hacer el mejor uso posible de las condiciones radio existentes.

Cada UE transmite un indicador de la calidad (CQI) del enlace descendente cada 2 ms; utilizando esta información, un algoritmo inteligente en la estación base decide a qué usuarios se enviarán bloques de datos en el siguiente TTI, y qué cantidad de datos se enviará a cada uno, dando prioridad a los usuarios que reporten una mejor calidad en el enlace.

La información relativa a qué usuarios recibirán datos en el siguiente TTI se envía en un canal de señalización paralelo, el HS-‐SCCH (High-‐Speed Shared Control Channel).

Como se puede comprobar en la Figura 34 existen otros canales:

• HS-‐PDSCH (High-‐Speed Physical Downlink Shared Channel). • HS-‐DPCCH (High-‐Speed Dedicated Physical Control Channel). • A-‐DCH (Associated Dedicated Channel).

Figura 34. Estructura de canales HSDPA.


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En la Figura 35 se puede ver un esquema de la asignación de códigos y tiempo dentro del canal HS-‐PDSCH:

Figura 35. Asignación de códigos y tiempo en el canal HS-‐PDSCH.

2.4.1.3 Protocolo HARQ

Para conseguir una transmisión de datos lo más robusta posible, HSDPA implementa HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request).

El protocolo ARQ (Automatic Retransmission Query) es un mecanismo de detección de errores que se utiliza en la capa de enlace. Consiste en que el receptor informa al transmisor de que un bloque se ha recibido incorrectamente, y el transmisor lo reenvía.

Se implementa un procedimiento Stop-‐and-‐Wait, donde el transmisor espera al reconocimiento, positivo o negativo, de cada bloque antes de enviar uno nuevo (o retransmitir).

El protocolo HARQ es una combinación (híbrido) de ARQ y FEC (Forward Error Correction).

Los bloques erróneos son guardados por el receptor, y se utilizan para ejecutar una detección combinada con las retransmisiones.

HARQ utiliza redundancia incremental, de manera que los bloques se retransmiten utilizando diferentes códigos; el UE guarda los paquetes corruptos recibidos, para combinarlos con subsiguientes retransmisiones y recuperar el paquete de la forma más eficiente posible.

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Incluso si todos los paquetes retransmitidos se reciben corruptos, su combinación puede dar un paquete sin errores. El UE tiene que soportar hasta 8 procesos HARQ en paralelo.

En la Figura 36 se puede ver un ejemplo del funcionamiento del protocolo HARQ:

Figura 36. Protocolo HARQ.

2.4.1.4 Índice CQI

El CQI (Channel Quality Information) es un número de 0 a 30, que representa un índice en una tabla, y determina el tipo de modulación a emplear, el número de códigos a asignar, y el tamaño del bloque de transporte.

En la Figura 37 se puede ver la tabla de correspondencias de CQI en HSDPA:


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Figura 37. Tabla CQI.

El valor del CQI, lo calcula el terminal de acuerdo al volumen teórico de datos que sería capaz de decodificar con una tasa de error del 10% (NACK = 10 %)

Indica la calidad del canal en el enlace descendente. Lo calcula el propio terminal de acuerdo a un complejo algoritmo, y teniendo en cuenta multitud de factores, entre ellos:

• Relación Señal/Ruido • Factor de geometría • Potencia disponible en el nodo (parámetro gamma)

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El nodo B es quien decide la frecuencia con que el terminal tiene que reportar el CQI (de 2 ms a 160 ms).

2.4.2 HSUPA

El HSUPA (High-‐Speed Uplink Packet Access) viene a complementar a HSDPA. Estas redes proveen velocidades en el canal de subida (uplink), de un máximo teórico de hasta 5.7 Mbps de pico, mientras que la especificación anterior R99 de UMTS establecía un máximo de 384 kbps.

En la Tabla 9 se puede ver la evolución de los picos de velocidad máxima de transferencia en uplink de las redes móviles:

Tabla 9. Velocidad de transferencia uplink.

Tecnología Uplink (Vel. Transferencia pico) GSM 9.6 Kbps GPRS 20 Kbps EDEGE 60 Kbps

WDMCA -‐ R99 64 Kbps HSDPA – R5 384 Kbps HSUPA – R6 5.7 Mbps

2.4.2.1 Principales características HSUPA

La mejora fundamental de HSUPA frente a R99 reside en la capacidad de adaptación a las condiciones radio existente.

Para ello, HSUPA implementa una serie de estrategias que aceleran este proceso:

• La inteligencia para controlar y modificar las condiciones del enlace se encuentra en el Nodo B, en R99 todo el control se hacía en la RNC.

• Se disminuye la duración de la trama (TTI) hasta 10ms e incluso 2ms, mientras que en R99 era de 80, 40, 20 o 10 ms

Cuanto más pequeña es la trama, el nodo dispone de información cada menos tiempo, por lo que se puede adaptar mucho más rápido

Como consecuencia, al poder transmitir cada menos tiempo, se aumenta la velocidad de transmisión (throughput).

En HSUPA, como ya se ha visto en HSDPA, también implementa el protocolo HARQ, que es un método de control de retransmisiones que permiten adaptarse a posibles fallos de manera mucho más rápida que en R99


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En HSDPA el canal de tráfico es común a todos los usuarios enganchados a la misma celda, mientras que en HSUPA hay un canal dedicado para cada usuario

En HSDPA la fuente de los datos es siempre el nodo, lo que le permite sincronizar a quién se envía la información y cómo, asignando intervalos de tiempo y un número de códigos de canalización. En cambio, en HSUPA, como es cada usuario el que envía los datos, esta sincronización es inviable por lo que es necesario un canal dedicado para cada uno.

En la Figura 38 se puede ver la diferencia de canales necesarios entre UMTS, HSPDA y HSUPA.

Figura 38. Canales necesarios en redes datos 3G.

Al transmitir cada UE, provoca una interferencia en uplink que el nodo debe gestionar para poder dar servicio a varios usuarios simultáneamente

Para disminuir el efecto de la interferencia, HSUPA usa una modulación más robusta BPSK.

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Figura 39. Modulación BPSK.

En función de la categoría del terminal, puedo usar un SF determinado, tengo o no la capacidad de transmitir a mayor velocidad, puedo usar varios canales o no.

En la Tabla 10 se pueden ver las diferentes categorías de UE.

Tabla 10. Categorías de los terminales.

E-‐DCH Categoría

Máx. núm. canales E-‐DPDCH

Mínimo SF TTI soportado

Transf. Pico TTI = 10 ms

Transf. Pico TTI = 2 ms

Categoría 1 1 SF 4 10 ms 711 kbps -‐-‐ Categoría 2 2 SF 4 2 & 10 ms 1448 kbps 1448 kbps Categoría 3 2 SF 4 10 ms 1448 kbps -‐-‐ Categoría 4 2 SF 2 2 & 10 ms 2000 kbps 2886 kbps Categoría 5 2 SF 2 10 ms 2000 kbps -‐-‐ Categoría 6 4 SF 2 + SF 4 2 & 10 ms 2000 kbps 5742 kbps

2.4.3 HSPA+

La red HSPA+, también conocida como Evolved HSPA (HSPA Evolucionado), es un estándar de internet móvil definido en la versión 7 de 3GPP y posteriores. Este tecnología no debe ser confundida con LTE (4ª generación) que utiliza una interfaz aérea distinta.

HSPA+ provee velocidades de hasta 84 Mbps de bajada y 22 Mbps de subida, a través de una técnica multi-‐antena conocida como MIMO (Multiple-‐Input Multiple-‐Output) y una modulación 64-‐QAM.


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En la Figura 40 se puede ver el esquema de una multi-‐antena MIMO:

Figura 40. Antena MIMO.

Sin embargo, estas velocidades representan picos teóricos que difícilmente se llegan a alcanzar. Al lado de la celda se alcanzan velocidades apenas superiores a los 14.4 Mbps de HSDPA, a menos que se utilice un canal mayor a los 5 MHz.

En las diferentes versiones o releases del estándar HSPA+, se pueden alcanzar diferentes picos de velocidad máxima en función de sus características:

• Rel-7: 64QAM o 2X2 MIMO => 21 o 28 Mbps • Rel-8: Dual Carrier + 64QAM o 2X2 MIMO + 64QAM => 42 Mbps • Rel-9: Dual Carrier + 2X2 MIMO + 64QAM => 84 Mbps • Rel-10: 4 Carriers + 2X2 MIMO + 64QAM => 168 Mbps • Rel-11: (8 Carriers o 4X4 MIMO) + 64QAM => 336 Mbps

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En la Figura 41 se puede ver la evolución de las versiones de HSPA+:

Figura 41. Evolución HSPA+.

HSPA+ también introduce una arquitectura IP opcional para las redes cuyas estaciones base están conectadas directamente a un backhaul IP y seguidas del router del ISP.

Asimismo, esta tecnología permite un ahorro importante de batería y un acceso más rápido al contenido, ya que mantiene una conexión permanente.

Para terminar este apartado


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3 Parametrización 2G

Antes de entrar a conocer las diferentes maneras de optimizar la red de telefonía móvil en 2G, es necesario conocer algunos de los parámetros más importantes que configuran las estaciones base.

La parametrización radio de los sistema 2G, puede variar en función del operador, de las características del nodo y del fabricante de los equipos.

En la red desplegada en España se pueden encontrar estaciones base de diferentes fabricantes, como puede ser Ericsson, Nokia-‐Siemens, Alcatel-‐Lucent, Motorola o Huawei.

En la Figura 42 se pueden ver los principales fabricantes de estaciones base

Figura 42. Principales fabricantes de estaciones base.

Como cada fabricante utiliza su propia nomenclatura para definir los parámetros radio de sus estaciones base, este proyecto se focaliza en uno de estos grandes fabricantes a modo de ejemplo.

Para este proyecto se ha elegido a Ericsson porque es uno de lo vendors con mayor despliegue de equipos en las redes móviles del territorio Español.


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En la Figura 43 se puede ver un ejemplo de una RBS de la serie 6000 de Ericsson, en concreto el modelo RBS 6102, que actualmente es una de las estaciones base que se están instalando en la red de Orange Spain.

Figura 43. Estación base del fabricante Ericsson modelo RBS 6102.

El número de parámetros 2G es elevado, por lo que en este estudio se definen los más importantes, dando una descripción del parámetro, el rango de valores soportado y el valor típico.

En cuanto a los valores típicos, cabe remarcar que cada operador tiene total libertad para decidir que valores son los más apropiados para configurar su propia red. Los valores típicos expresados en el proyecto son de carácter orientativo.

Para poder seguir un orden en la descripción de los parámetros 2G se clasifican en lo siguientes apartados:

• Parámetros de potencia. • Parámetros de movilidad. • Parámetros de distribución de canales. • Parámetros de relaciones de vecindad.

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3.1 Parámetros de potencia

Uno de los parámetros más importantes en el diseño radio de las estaciones base, son los relacionados con las potencias. En función de la potencia de salida que se configura en los equipos se podrá tener una mayor o menor propagación, y tener una mayor o menor área de cobertura.

En la optimización de la red, es muy frecuente el ajuste de potencia cuando se quiere aumentar o reducir la distancia de cobertura en una zona determinada.

Los parámetros más importantes en 2G que están relacionados con la potencia son:

BSPWR

Define la potencia de salida de la BTS para la frecuencia del BCCH después de pasar por el amplificador de potencia y del combinador, es decir, justo en la salida del sistema radiante.

Rango: 0 – 80 dBm

Valor típico: 43 , 45 dBm

BSTXPWR

Define la potencia de salida de la BTS para los canales de frecuencia que no transportan el BCCH como, por ejemplo, los canales de tráfico TCH. Al igual que el BSPWR, se encuentra definido a la salida del sistema radiante.

Rango: 0 – 63 dBm


BSPWRB

Define la potencia de salida de la BTS para la frecuencia de BCCH después de pasar por el amplificador de potencia, pero a diferencia de los anteriores, se define antes del combinador.

Rango: 0 – 63 dBm



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BSPWRT

Define la potencia de salida de la BTS para los canales de frecuencia que no transportan el BCCH como, por ejemplo, los canales de tráfico TCH. Al igual que el BSPWRB, se encuentra definido entre el amplificador y el combinador.

Rango: 0 – 80 dBm


En la Figura 44 se puede ver un esquema de la ubicación en la red de los parámetros de potencia que se acaban de definir:

Figura 44. Esquema de red de las potencias BSPWR.

MPWR

Define la potencia máxima permitida por cada transmisor del TG (Transceiver Group) en el amplificador de potencia, también llamado PA (Power Amplifier).

Rango: 0 – 63 dBm


Este parámetro es importante porque especifica la capacidad que tienen los transmisores disponibles en el TG y permite controlar que no se emita con más potencia de la que soporta.

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MAXPWR

Define la potencia máxima permitida en el MCPA (Multi-‐carrier Power Amplifier) para cada MCTR (Multi-‐carrier Radio Transceiver).

Rango: 0 – 63 dBm


Este parámetro es el encargado de limitar la potencia máxima de salida definida en el BSPWRB y BSPWRT.

Todos los parámetros de potencia explicados anteriormente son importantes porque de cada uno ellos depende la distancia de propagación de cobertura. Una mala parametrización puede ocasionar degradaciones debido a caídas por sobrealcance (si se configura más potencia de la necesaria el nodo puede llegar a zonas donde no tenga vecinas para realizar HO y la llamada puede caer).


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3.2 Parámetros de movilidad

Los parámetros de movilidad, son aquellos con los que se puede ajustar el tráfico de llamadas para optimizar la capacidad de los equipos.

Se pueden ajustar algunos niveles como la potencia mínima para selección o reselección de llamadas, criterios de prioridad de Handover, señal mínima recibida por un dispositivo para considerar una transmisión adecuada, etc.

A continuación se describen algunos de los criterios y parámetros de movilidad más frecuentes:

Criterio C1

El parámetro C1 es un indicador que se usa para asegurar que el MS que se va a enganchar a una celda tiene un alto índice de probabilidad de realizar una conexión satisfactoria tanto en el canal uplink como en el downlink.

La Ecuación 2 define el Criterio C1 como:

𝐶1 = 𝑅𝑥𝐿𝑒𝑣 − 𝐴𝐶𝐶𝑀𝐼𝑁 −max(𝐶𝐶𝐻𝑃𝑊𝑅 − 𝑃, 0)

Ecuación 2. Fórmula del Criterio C1.

Donde RxLev es el nivel de potencia recibido y el resto de parámetros se describen a continuación. El criterio C1 sirve para decidir si se puede establecer una conexión entre un terminal y una estación. Su parametrización es muy importante porque con su ajuste se puede balancear el tráfico de una celda. ACCMIN

Define el nivel de potencia mínimo recibido del MS para permitir su acceso al sistema.

Rango: 47 – 110 dBm

Valor típico: 85 -‐ 105 dBm

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En la Figura 45 se puede ver un esquema de funcionamiento del parámetro accmin.

Figura 45. Esquema de funcionamiento del parámetro ACCMIN.

Con este parámetro se puede restringir el acceso a una celda aumentando el nivel mínimo de potencia necesario. En optimización se suele utilizar para descongestionar una celda en el caso que sea necesario.

CCHPWR

Define el nivel máximo de potencia de salida que un MS puede transmitir para acceder a un canal de control. El nivel recibido se transmite en la ráfaga RACH a través del parámetro TXPWR.

Rango: 4 – 43 dBm

Valor típico: 30, 33 dBm

En la Figura 46 se puede ver un esquema del funcionamiento del parámetro CCHPWR:

Figura 46. Esquema de funcionamiento del parámetro CCHPWR.


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P

Es el valor máximo de potencia de salida que puede soportar un determinado MS.

LAYER

El parámetro Layer define una serie de capas de prioridad que cada celda tiene que tener definida para garantizar una estructura jerárquica. Se asignan de la capa 1 a la capa 8, siendo la primera la de mayor prioridad.

Rango: 1 – 8

Valor típico: depende del tipo de celda

Este sistema de prioridades se utiliza para tomar decisiones a la hora de realizar un Handover hacia otras celdas definidas en la lista de vecindades. Normalmente se suelen definir los mismos valores de capa para el mismo tipo de celdas, ya sean del tipo Macro/Micro o Indoors/Outdoors.

Este parámetro tiene un efecto inmediato cuando se quiere balancear el tráfico para descongestionar una celda. Se suele utilizar junto con el parámetro accmin para arreglar celdas que congestionan más del 60% de los canales de tráfico.

LAYERTHR

El parámetro LayerThr es el umbral de intensidad de la señal con el que se crea una clasificación de las celdas de diferentes capas dentro de cada banda.

Rango: 0 – 150 dBm

Valor típico: 70

La clasificación que se obtiene con este parámetro permite establecer un orden de prioridades en la lista de vecindades, y saber que vecinas son las elegidas para realizar un Handover.

LAYERHYST

El parámetro LayerHyst define las histéresis de la intensidad de la señal con el que se crea una clasificación de las celdas de diferentes capas dentro de cada banda.

Rango: 0 – 63 dB

Valor típico: 2

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Criterio C2

El criterio C2 al igual que se ha visto con en el C1 se usa para asegurar que el MS que se va a enganchar a una celda tiene un alto índice de probabilidad de realizar una conexión satisfactoria tanto en el canal uplink como en el downlink.

La Ecuación 3 define el criterio C2:

𝐶2 = 𝐶1 + 𝐶𝑅𝑂 − 𝑇𝑂 + 𝐻 𝑃𝑇 − 𝑇 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑃𝑇 ≠ 31 𝐶2 = 𝐶1 − 𝐶𝑅𝑂 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑃𝑇 = 31

𝐻 𝑥 = 0 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑥 𝑃𝑇 − 𝑇 < 0 𝐻 𝑥 = 1 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑥 𝑃𝑇 − 𝑇 ≥ 0

Ecuación 3. Fórmula del Criterio C2.

Donde el parámetro T Timer es un contador de tiempo que comienza a contar desde el momento en que la celda se sitúa en la lista del MS como una posible candidata para la reselección.

El parámetro C1 es el calculado en el Criterio C1 y se ha visto anteriormente en la Ecuación 2. Fórmula del Criterio C1.

El resto de parámetros de la fórmula Criterio C2, de describen a continuación:

El criterio C2, al igual que el C1, sirve para decidir si se puede establecer una conexión entre un terminal y una estación. Su parametrización es muy importante porque con su ajuste se puede balancear el tráfico de una celda.

CRO

CRO (Cell Reselection Offset) define un nivel de offset para seleccionar una celda vecina como posible candidata para realizar un HO en reselección. Junto con otros parámetros como el PT y el TO, sirve para calcular el criterio C2 que se define en la Ecuación 3. Fórmula del Criterio C2.

Rango: 0 – 63

Valor típico: 0 , 8

Cada valor representa un nivel de potencia en fracciones de dos dB, es decir, el 0 equivale a 0dB, el 1 a 2 dB, y el 63 a 123 dB.

Este parámetro se utiliza junto con el PT cuando se quiere balancear el tráfico de reselección. Se suele utilizar para descongestionar celdas que tienen entre un 20– 60% de los canales de tráfico congestionados.


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TO

TO (Temporary Offset) define un offset negativo que se aplica al CRO.

Rango: 0 – 7

Valor típico: 0

Cada valor representa un nivel de potencia en fracciones de diez dB, es decir, el 0 equivale a 0dB, el 1 a 10 dB, y el 6 a 60 dB. En esta caso el valor 7 representa un offset infinito.

PT

PT (Penalty Time) define el tiempo de duración del TO cuando se aplica.

Rango: 0 – 31

Valor típico: 0

Cada valor representa una fracción de 20 segundos de tiempo, es decir, el 0 equivale a 20 segundos, el 1 a 40 sec., con la excepción del valor 31 que es un cambio de signo para el CRO.

Con el valor 31 se indica que el offset es negativo y que el TO es ignorado.

Todos los parámetros explicados en este apartado, se utilizan para crear un escenario en el traspaso de llamadas por HO o por reselección. Se suele optimizar cuando se tienen degradaciones en accesibilidad por congestión de llamadas.

3.3 Parámetros de distribución de canales.

Los parámetros de distribución de canales, son los que configuran la distribución de los canales según su codificación.

Los canales se pueden codificar con el códec AMR (Adaptative Multi Rate) y a su vez como HR (Half-‐Rate) o FR (Full-‐Rate).

El códec AMR es un formato de compresión de audio optimizado para la codificación de voz que se utiliza en las redes GSM. Con este códec se puede gestionar el ancho de banda de forma dinámica seleccionando entre las diferentes tasa de bit.

El AMR se puede aplicar tanto en Full-‐Rate o Half-‐Rate. Estos dos formatos de codificación digital de la voz se utilizan en GSM para codificaciones de voz con una tasa de bit de 13 Kbps y de 6.5 Kbps, respectivamente.

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Utilizando las codificaciones en Half-‐Rate se pierde calidad en la voz pero se puede llegar a ganar en la red el doble de capacidad en el tráfico de voz.

En la Tabla 11 se pueden ver las diferentes configuraciones de los códecs AMR FR y AMR HR:

Tabla 11. Tasa de bits para los códec AMR FR/HR.

Modo Tasa de bit (Kbps) Canales

AMR_12.20 12.20 FR

AMR_10.20 10.20 FR

AMR_7.95 7.95 FR/HR

AMR_7.40 7.40 FR/HR

AMR_6.70 6.70 FR/HR

AMR_5.90 5.90 FR/HR

AMR_5.15 5.15 FR/HR

AMR_4.75 4.75 FR/HR

Una vez vistos los diferentes códecs de AMR, se definen los parámetros más importantes que lo configuran y que se suelen utilizar para optimizar la capacidad de la red en tráfico de voz.

Hay que tener en cuenta que pueden existir dispositivos móviles en la red que no tengan la capacidad de utilizar el códec AMR, por lo que todos los parámetros de AMR, se especifican para ambos tipos terminales móviles.

DMQB

Define si está operativo la asignación dinámica de los canales AMR para pasar del modo HR a FR.

Rango: ON , OFF

Valor típico: ON


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DTHAMR / DTHNAMR

Define el porcentaje de canales TCH asignados a FR o HR, en móviles que soportan AMR o no, respetivamente.

Rango: 0 – 100 %

Valor típico: 30 % / 15 %

Estos parámetros se suelen utilizar bastante en optimización para balancear el tráfico y descongestionar de manera rápida los canales TCH. Si se aumenta el valor de DTHAMR/DTHNAMR se consigue que un mayor porcentaje del tráfico cursado sea Half Rate, por lo tanto para una llamada de voz, se necesitará la mitad de espacio que para una llamada en Full Rate.

Es importante tener en cuenta que para que estos parámetros se puedan aplicar tiene que estar activado el parámetro DMQB.

3.4 Parámetros de relaciones de vecindad.

Las relaciones de vecindad se definen en la lista de celdas adyacentes de un nodo y son las celdas candidatas para realizar handovers. Esta lista de vecindades se suelen definir por criterios de proximidad.

Los parámetros de relaciones de vecindad configuran las prioridades a la hora de transferir conexiones a las celdas candidatas. Algunos de los parámetros más importantes a tener en cuenta son:

AWOFFSET

Define un offset negativo de intensidad de señal en dB por el cual una celda vecina puede pasar a la lista de peores celdas, dejando así de dejar de ser una posible candidata para Handover.

Rango: 0 – 63 dB

Valor típico: 5, 10

Este parámetro se suele ajustar cuando se quiere penalizar el traspaso por HO entre 2 celdas en concreto. Por ejemplo si se quiere penalizar el traspaso por HO entre la celda A y B, el valor de awoffset tiene que aumentarse para que la celda A vea a la celda B con menos potencia de la que realmente recibe.

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BQOFFSET/ BQOFFSETAFR

Define un offset positivo de intensidad de señal en dB por el cual una celda vecina puede pasar a la lista de candidatas. Se configura para celdas que en condiciones de mala calidad puedan realizar HO de urgencia.

El segundo parámetro, BQOFFSETAFR se define específicamente para conexiones con AMR y Full-‐Rate.

Rango: 0 – 63 dB

Valor típico: 5, 3

Este parámetro se suele ajustar cuando se quiere priorizar el traspaso por HO entre 2 celdas en concreto. Por ejemplo si se quiere priorizar el traspaso por HO entre la celda A y B, el valor de bqoffset tiene que aumentarse para que la celda A vea a la celda B con más potencia de la que realmente recibe.

HIHYST

Define el valor de histéresis por encima del nivel de señal recibido cuando se evalúan las celdas vecinas por sus intensidad de señal.

Rango: 0 – 63 dB

Valor típico: 3

LOHYST

Define el valor de histéresis por debajo del nivel de señal recibido cuando se evalúan las celdas vecinas por sus intensidad de señal.

Rango: 0 – 63 dB

Valor típico: 3

Ambos valores de histéresis se utilizan en el cálculo del algoritmo 3 de Ericsson usado para la localización de celdas.


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En la Figura 47 se puede ver un esquema que refleja el concepto de histéresis en los Handovers:

Figura 47. Esquema de Histéresis en los Handovers.

OFFSET

Define un offset que se aplica en los niveles de Histéresis en un sentido de la relación de vecindad. El parámetro de histéresis es simétrico en ambos sentidos de reciprocidad, pero con el offset se puede añadir un margen en un sentido de la relación en concreto.

Rango: 0 – 63 dB

Valor típico: 0

En la Figura 48 se puede ver un esquema del uso del parámetro Offset:

Figura 48. Esquema de Histéresis con Offset.

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4 Parametrización 3G

Al igual que en el capítulo anterior, antes de entrar a conocer las diferentes maneras de optimizar la red de telefonía móvil en 3G, es necesario conocer algunos de los parámetros más importantes de la parte radio que forman una estación base.

Los parámetros que se describen son los definidos por Ericsson, que aunque algunos tienen nomenclatura propia del fabricante, sirven de ejemplo para conocer los principales parámetros de las redes 3G.

El número de parámetros 3G es muy elevado, por eso en este estudio se definen solo los parámetros que se suelen configurar en un primer ajuste del nodo, llamado normalmente IT (Initial Tuning).

El IT como su palabra indica es el ajuste inicial de un nodo. Este ajuste se suele realizar cuando se realizan cambios en un equipo o se sustituyen por otros nuevos.

Los parámetros que se optimizan en este ajuste inicial nos sirven para poder definir los parámetros más críticos e importantes de un nodo 3G.

Para cada parámetro se realizará una breve descripción, se verá el rango de valores soportado y el valor típico.

Los parámetros 3G se pueden clasificar como:

• Parámetros de potencia • Parámetros de atenuación • Parámetros de movilidad • Parámetros de relaciones de vecindad

4.1 Parámetros de potencia

Los parámetros de potencia desempeñan un papel muy importante en la optimización de las redes 3G. Al igual que se ha visto en el capítulo anterior, la potencia configurada determina la distancia de propagación de un nodo.

En las redes 3G, la potencia también influye en el tráfico de datos, ya que el throughput en downlink y en uplink dependen de la potencia del señal.

Los parámetros más importantes en 3G que están relacionados con la potencia son:


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MAXIMUMTXPOWER

El parámetro Maximum Transmission Power define la potencia máxima de salida con la que se puede transmitir en una misma celda de un nodo por cada portadora.

Rango: 0 – 500 (dBm x 10)

Valor típico: 430 (Para potencias de 20W por portadora).

Este parámetro fija la potencia máxima a la que puede emitir el nodo, es decir, limita la potencia de salida del nodo pero no tiene porque ser la potencia nominal de salida del nodo.

Para saber la potencia real a la que emite el nodo, se debe tener en cuenta otros parámetros de potencia y las atenuaciones configuradas a raíz de la pérdidas que generan los feeders y todos los elementos que componen el sistema radiante.

MAXDLPOWERCAPABILITY

El parámetro Maximum Downlink Power Capability define la capacidad de potencia máxima de salida en el nodo por cada portadora.

Como se puede ver en la Ecuación 4, la potencia se calcula como la resta entre la potencia máxima permitida definida en el MaximumTxPower y las pérdidas originadas en el feeder desde la RUW hasta el Sistema Radiante.

𝑀𝑎𝑥𝐷𝑙𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟𝐶𝑎𝑝𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑦 = 𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚𝑇𝑥𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 − 𝐴𝑡𝑒𝑛𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 (𝑓𝑒𝑒𝑑𝑒𝑟,𝑇𝑀𝐴. . )

Ecuación 4. Fórmula MaxDlPowerCapability

Las pérdidas tienen en cuenta la sumas de todas las atenuaciones de los cables, de los TMA (Tower Mounted Amplifier) y de los diplexores.

Rango: 0 – 500 (dBm x 10)

Valor típico: 400 , 430

El parámetro MaxDlPowerCapability, es un parámetro de solo lectura, ya que es la RBS la encargada de calcularlo. Muchas veces este parámetro sirve de chivato para detectar posibles malas configuraciones de potencia, ya que por lo general, casi siempre ha de valer 430 menos la atenuación calculada.

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PRIMARYCPICHPOWER

El parámetro Primary Cpich Power define la potencia con la que se emite el canal piloto C-‐CPICH. Este canal es muy importante ya que es el que se utiliza en downlink para transmitir la secuencia piloto y se usa como referencia para las medidas de potencia de las celdas.

Rango: 0 – 500 (dBm x 10)

Valor típico: 270, 300

La parametrización del primaryCpichPower es muy importante en la optimización de las redes 3G, ya que afecta directamente al tráfico y la cobertura de la celda.

Un valor demasiado bajo de este parámetro puede repercutir en la creación de zonas de poca cobertura, también llamados “sombras de cobertura”.

Por otro lado, si el valor es demasiado alto, se puede llegar a crear el efecto “cerca-‐lejos” y perjudicar a los HO, o incluso aumentar considerablemente el tráfico en la celda, llegando a congestionarla.

Al tener tanto impacto en la red es recomendable que, en la optimización 3G, los cambios de potencia del canal piloto se realicen en pasos de 10 en 10 (1 dB).

MAXTOTALOUTPUTPOWER

El parámetro MaxTotalOutputPower define la potencia de salida nominal para cada RUW (Radio Unit WCDMA).

Este parámetro depende de la licencia que tenga configurada el equipo, excepto la potencia mínima de 20W que no necesita licencia. El resto de configuraciones, 40W o 60W, dependen de la licencia cargada en la RBS.

Rango: 20 – 60 W

Valor típico: 20 , 40 , 60

Este parámetro se configura en función del número de portadoras que tiene diseñada la celda, normalmente se incrementan 20W por cada portadora adicional.

Una celda 3G que tiene radiando 3 portadoras por una misma celda necesitará configurar una MaxTotalOutputPower de 60W de potencia de salida por la RUW.

La RUW (Radio Unit WCDMA) como se puede ver en la Figura 49. Esquema de una unidad RUW. es la unidad analógica-‐digital que se encarga de transmitir, recibir y procesar el señal de radiofrecuencia en la RBS.

También da soporte al control de los amplificadores TMA y a los RET (Remote Electrical Tilt) que permiten configurar el tilt eléctrico de las antenas de forma remota.


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Figura 49. Esquema de una unidad RUW.

En la Figura 50 se puede ver una imagen real de las RUW que se instalan en los equipos RBS de la serie 6000 de Ericsson.

Figura 50. RUW equipos Ericsson serie 6000.

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4.2 Parámetros de atenuación

En una estación de base, se pueden encontrar diferentes elementos en los canales de transmisión que pueden atenuar el señal a su paso.

Estos elementos pueden ser los propios cables de transmisión, elementos activos como los amplificadores de potencia o elementos pasivos como los diplexores.

Para que la potencia máxima de salida en una estación base esté bien optimizada se tiene que configurar adecuadamente todas las pérdidas de potencia de estos canales.

Los parámetros de atenuación más importante a configurar son:

UL/DLATTENUATION

Los parámetros UlAttenuation y DlAttenuation, definen las pérdidas de potencia del señal en su paso por los feeders desde las RUW hasta el sistema radiante, tanto para en canal uplink, como para el canal downlink, respectivamente.

Rango: 0 – 500 (dB x 10)

Valor típico: depende de la configuración

Como se vio anteriormente el valor de la potencia calculado por el MaxDlPowerCapability, depende directamente de la configuración de las atenuaciones, de ahí el grado de importancia de estos parámetros en 3G.

Tienen en cuenta las pérdidas de los cables, normalmente coaxiales y de diferentes secciones, y las pérdidas por elementos como diplexores.

Las pérdidas producidas por los amplificadores TMA, se tienen en cuenta pero se definen con un parámetro propio de atenuación llamado TMA-‐DL Attenuation.


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En la Figura 51 se puede ver un esquema con los principales elementos que producen atenuaciones en las estaciones base:

Figura 51. Elementos de red que producen atenuaciones.

4.3 Parámetros de movilidad

Los parámetros de movilidad permiten configurar la accesibilidad en la selección y reselección de celda de un MS.

A continuación se describen algunos de los parámetros de movilidad más frecuentes:

QQUALMIN

El parámetro qQualMin define el valor mínimo de calidad con el que la celda ha de ver a un MS para considerar la celda candidata a realizar una conexión en modo idle o un HO en modo dedicado.

Rango: -‐24 – 0 dB

Valor típico: -‐18

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Este parámetro se suele optimizar en función de los niveles de calidad recibidos cuando se quiere balancear el tráfico en una celda en concreta, ya sea para descongestionarla o para aumentar su tráfico.

QRXLEVMIN

El parámetro qRxLevMin define el valor mínimo de intensidad del señal con el que la celda ha de ver al MS, para considerar la celda candidata a realizar una conexión en modo idle o un HO en modo dedicado

Rango: -‐119 – -‐25 dB

Valor típico: -‐115

Este parámetro se suele optimizar en función de los niveles de intensidad de señal recibidos cuando se quiere balancear el tráfico en una celda en concreta, ya sea para descongestionarla o para aumentar su tráfico.

QHYST1

El parámetro QHyst1 define el valor de histéresis por debajo del nivel de señal recibido en el MS cuando se evalúan las celdas vecinas para realizar una selección o reselección en modo idle o en modo dedicado.

Rango: 0 -‐ 40 dB

Valor típico: 4

El parámetro QHyst1 se tiene en cuenta siempre y cuando el parámetro qualMeasQuantity esté configurado como CPICH RSCP.

Se suele optimiza para balancear el número de reselecciones de celdas intra-‐frecuency (relaciones de vecindad hacia celdas de la misma portadora).

QHYST2

El parámetro QHyst2 define el valor de histéresis de la celda donante y se utiliza para elaborar el ranking de celdas vecinas candidatas.

Rango: 0 -‐ 40 dB

Valor típico: 4

El parámetro QHyst2 se tiene en cuenta siempre y cuando el parámetro qualMeasQuantity esté configurado como CPICH EcNo.


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Al igual que el QHyst1, se suele optimiza para balancear el número de reselecciones de celdas intra-‐frecuency (relaciones de vecindad hacia celdas de la misma portadora).

En la Figura 52 se puede ver una gráfica para entender mejor el parámetro qHyst en un proceso de reselección de celda:

Figura 52. Gráfica de reselección de celda 3G.

TRESELECTION

El parámetro tReselection define el tiempo que se tarda en seleccionar o reseleccionar una celda vecina una vez ha pasado a tener mejor nivel que la servidora.

Rango: 0 – 31 sec.

Valor típico: 2

La configuración de este parámetro tiene especial importancia en zonas que necesitan un proceso de reselección rápido, un escenario típico donde este parámetro puede ser crítico sería en una autopista con entrada a un túnel.

MAXACTIVESET

El parámetro MaxActiveSet define el número máximo de celdas que puede tener activo el Active Set.

Rango: 2 -‐ 4

Valor típico: 3

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El Active Set es la lista de nodos 3G que tiene un MS conectados simultáneamente, es decir, son todas las celdas 3G con las que tiene asignado un canal downlink DPCH.

Las celdas que no están incluidas en el Active Set pueden pertenecer a las lista de Monitored List, si están incluidas en la Cell Info List, o pueden pertenecer a la lista de Detected Set si no pertenecen a la Cell Info List.

El parámetro MaxActiveSet se suele optimizar para reducir los problemas del Pilot Pollution.

El Pilot Pollution es un problema de polución que se produce cuando se reciben demasiados pilotos de diferentes celdas con señales de intensidad considerables y el número total es inferior al número máximo de Active Set configurados con el parámetros MaxActiveSet.

Normalmente se puede solucionar con las siguientes acciones:

• Incrementando el parámetro MaxActiveSet. • Optimizando los tilt (inclinación) de la antenas para reducir el área de cobertura. • Incrementando el CPICH de la celda de interés.

En la Ecuación 5 se puede ver el cálculo del contador del Pilot Pollution:

𝑃𝑖𝑙𝑜𝑡 𝐶𝑜𝑢𝑛𝑡 𝐸𝑐𝑁𝑜

≥𝐸𝑐𝑁𝑜!"#$%&'

− 𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠ℎ𝑜𝑙𝑑 > 𝐴𝑆!"#$

Ecuación 5. Contador Pilot Pollution.


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4.4 Parámetros de relaciones de vecindad

Los parámetros 3G de relaciones de vecindad definen las prioridades para realizar un Handover hacia una celda definida como vecina.

En 3G los parámetros se diferencia si la relación de vecindad se define hacía una celda 3G (UtranRelation) o a una celda 2G (GsmRelation).

Los parámetros más importante de relaciones de vecindad en 3G son los siguientes:

QOFFSET1SN

El parámetro qOffset1sn define un offset en la intensidad de señal recibida (RSCP) entre la celda origen y la celda destino.

El offset puede ser positivo o negativo, de esta manera se consigue ajustar la prioridad de reselección hacia una celda vecina según sea conveniente.

Se utiliza en el proceso en que un MS evalúa la celda destino para considerar si su nivel es mejor que el de la celda origen y establecer la celda destino como una posible candidata para realizar una reselección.

Tiene dependencia con el parámetro ‘cell_selection_and_reselection_quality_measure’ que tiene que estar configurado como CPICH RSCP.

Rango: -‐50 -‐ 50 dB

Valor típico: 0

La optimización de este parámetro es importante y hay que definirlo con cuidado para no crear efectos no deseados en la reselección.

Se puede dar el caso en que si se añade un offset positivo en un sentido, por ejemplo de origen a destino, es importante que se defina también un offset negativo de mismo valor en el sentido inverso, para evitar el efecto ping-‐pong en el que se puede entrar en un bucle de reselección entre ambas celdas.

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En la Figura 53 se puede ver una gráfica que describe el funcionamiento del parámetro qOffset1sn en un escenario de reselección.

Figura 53. Ejemplo de reselección de celda con el parámetro qOffset1sn

QOFFSET2SN

El parámetro qOffset2sn define un offset en la medida de Ec/No recibida entre la celda origen y la celda destino.

Este offset funciona de la misma manera que el qOffset1sn, la única diferencia que tiene es la dependencia con el parámetro ‘cell_selection_and_reselection_quality_measure’ que en este caso debe estar configurado como CPICH Ec/No y que solo se define en relaciones de vecindad entre celdas 3G (UtranRelation).

Rango: -‐50 -‐ 50 dB

Valor típico: 0

HOTYPE

El parámetro HOType define la preferencia en el tipo de HO cuando el nivel de calidad de la celda 3G es bajo.

Se puede definir si el HO es IFHO (Inter Frecuency HO), IRATHO (Inter Radio Access HO) o incluso si la celda no permite el HO.

Rango: IFHO , GSM, None.


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Valor típico: IFHO

Normalmente por política de red si el HOType no viene definido, siempre se define por defecto el tipo de IFHO.

En una configuración con múltiples portadoras UMTS se suele configurar una de las portadoras, normalmente la primera, como GSM, y el resto como IFHO. De esta manera cuando se pierde calidad en algunas de las portadoras adicionales, siempre se intentará realizar HO con una celda de la misma red para no congestionar por tráfico de reselección las celdas de 2G.

SELECTIONPRIORITY

El parámetro SelectionPriority define los niveles de prioridad en las lista de vecinas de un nodo.

Cuando se tienen varias celdas vecinas como candidatas en el AS, la celda servidora utiliza la configuración de SelectionPriority para ordenar su preferencia en reselección.

Rango: 1 -‐ 32

Valor típico: 1 para cosite, resto 2

Este parámetro se suele optimizar cuando se quiere priorizar el traspaso por HO entre la celda servidora y una vecina concreta para balancear tráfico.

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5 Herramientas de optimización

En el proceso de optimización de las redes móviles es necesario tener información de la red para poder evaluar su calidad de servicio. Este información se suele recopilar mediante estadísticas o KPI.

Los KPI (Key Performance Indicator) son fórmulas que se calculan en base a contadores que se extraen del OSS (Operation and Support Subsystem), y que indican la integridad o degradación de una celda calculando valores porcentuales de indicadores como la accesibilidad, la congestión, el tráfico de voz cursado, etc.

Otra fuente de información del estado de las redes móviles puede ser mediante el análisis de medidas de cobertura o DT (Drive Test), que permiten un estudio de la red más profundizado obtenido directamente sobre medidas en campo.

Los DT se suelen medir en coche con equipos formados por terminales móviles, escáner y GPS. Se realiza un recorrido por la zona de interés, lanzando secuencias de llamadas y escaneando las bandas frecuenciales del operador. Una vez obtenidas las muestras se procesan y se representan sus niveles y eventos sobre mapa para evaluar la red en una zona determinada.

A parte de la obtención de estadísticas y de los DT, también se pueden utilizar herramientas de red que permiten realizar medidas a través de OSS.

Las herramientas de OSS permiten obtener información a nivel de celda sobre posibles vecinas no definidas, sobrealcances, interferencias, etc.

Una vez evaluada la red y obtenido los resultados, se proponen cambios de parametrización o de hardware al operador y se realiza un seguimiento de la calidad del nodo tras su implementación.

Un posible flujo de trabajo en el proceso de optimización podría ser el de la Figura 54 :

Figura 54. Esquema de flujo de trabajo de optimización.

Obtención de datos

Auditoría de parámetros

DT y Procesado

Análisis y propuestas de cambios

Verificación de cambios y reporte


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5.1 Herramientas para la obtención de KPIs

Como se ha visto anteriormente, los KPIs son los indicadores de calidad de la red, y su obtención es uno de los primeros pasos en el proceso de optimización.

Los KPIs se pueden obtener de diferentes formas, en función de cada operador o fabricante.

Algunas de las herramientas que ofrece Ericsson para obtener los KPIs son:

• STS (Statistics and Measurement Susbystem) con el que directamente conectado al OSS, se pueden realizar consultas horarias de los KPIs y de los contadores más importante para conocer el estado de una celda. En la Figura 55 se puede ver un ejemplo de una consulta de KPIs 2G de un nodo con 3 sectores de GSM y DCS:

Figura 55. Consulta de KPIs 2G en STS.

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En la Figura 56 se puede ver la estructura y dependencias del STS:

Figura 56. Estructura y dependencias de STS.

• ESAT (Ericsson Statistics and Analyzer Tool) a través de una interfaz web permite consultar con gráficas y tablas la evolución horaria y diaria de una celda. En la Figura 57 se puede ver un ejemplo de una consulta de KPIs de Accesibilidad de voz 3G (CSSR CS) acumulada por día.

Figura 57. Consulta de KPIs de accesibilidad en ESAT.


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• BO (Business Object) con el que mediante consultas al OSS se pueden obtener KPIs a nivel horario.

Los KPIs más importantes para la optimización de las redes móviles se pueden clasificar según el tipo de red. En los siguientes apartados se describen los KPIs de 2G y 3G más relevantes.

5.1.1 KPI 2G

Los KPIs 2G más importantes se pueden clasificar en los siguientes tipos:

• Accesibilidad • Caídas • Movilidad • Tráfico

5.1.1.1 KPIs Accesibilidad 2G

Los KPIs de accesibilidad 2G dan información del tanto por ciento de llamadas que han podido establecer conexión para la llamada de voz o paquetes de datos.

Los KPIs y sus fórmulas con contadores son las siguientes:

• CSSR (Call Setup Success Rate) [%]

𝐶𝑆𝑆𝑅 = 100*(CCALLS-‐CCONGS-‐CESTIMMAS-‐ CNDROP+CNRELCONG)/CCALLS

Ecuación 6. KPI CSSR 2G.

Este KPI evalúa la accesibilidad de un nodo. Tiene en cuenta los intentos de llamadas realizados y los bloqueos producidos para dar información del porcentaje de llamadas que se han bloqueado y no han podido cursarse.

• T_CONG [%] (Congestión TCH)

𝑇_𝐶𝑂𝑁𝐺 = 100 * ( CNRELCONG + TFNRELCONG + TFNRELCONGSUB +THNRELCONG + THNRELCONGSUB) / (TASSALL-‐SUMIABSUCC-‐SUMIAWSUCC+SUMOABSUCC+SUMOAWSUCC)

Ecuación 7. KPI Congestión TCH.

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Este KPI evalúa la congestión de canales de tráfico TCH de un nodo. Los nodos suelen congestionar por estar mal dimensionados a nivel de TRX o por estar mal parametrizados y recibir más tráfico del que pueden soportar.

• S_CONG [%] (Congestión SDCCH)

𝑆_𝐶𝑂𝑁𝐺 = 100*CCONGS/ CCALLS

Ecuación 8. KPI Congestión SDCCH.

Este KPI evalúa la congestión de canales de señalización SDCCH de un nodo. Los nodos suelen congestionar en este tipo de canales cuando se encuentran en zonas fronterizas de LAC donde el tráfico de señalización es más alto de lo habitual.

5.1.1.2 KPIs Caídas 2G

Los KPIs de caídas 2G dan información del tanto por ciento de llamadas que tras haber establecido la llamada, han perdido la conexión (drop call). Hay contadores que especifican la posible causa de la caída. Pueden haber caídas por interferencia, por sobrealcances, etc.


• CDR (Call Drop Rate) [%]

𝐶𝐷𝑅 =100*TNDROP/(TCASSALL +SUMIHOSUCC +SUMOABSUCC +SUMOAWSUCC -‐SUMIABSUCC -‐ SUMIAWSUCC -‐SUMOHOSUCC )

Ecuación 9. KPI Drop Call Rate 2G.

Este KPI evalúa las llamadas caídas de un nodo, es decir, las llamadas que una vez establecidas se han interrumpido involuntariamente.

El KPI de caídas CDR junto con el de accesibilidad CSSR, son los más importantes para evaluar una red móvil.

5.1.1.3 KPIs Movilidad 2G

Los KPIs de movilidad 2G dan información del tanto por ciento de éxito en la ejecución de Handovers.


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• HOSR (Handover Success Rate) [%] 𝐻𝑂𝑆𝑅 =100*(SUMOHOSUCC +SUMEOHOSUCC )/(SUMOHOATT +SUMEOHOATT )

Ecuación 10. KPI HO Success Rate 2G.

Este KPI evalúa los éxitos en los traspasos de llamada por Handover entre celdas. Es importante porque permite detectar posibles problemas en definición de vecindades o parámetros de movilidad.

5.1.1.4 KPIs Tráfico 3G Los KPIs de tráfico 2G dan información del número de llamadas (Erlangs) o de conexiones de datos (Mbit) establecidas o del número de intentos.


• Call Attempt

𝐶𝑎𝑙𝑙 𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡 = 𝑇𝐴𝑆𝑆𝐴𝐿𝐿

Ecuación 11. KPI Intentos de llamadas 2G.

Este KPI, es un contador del número de intentos de llamada que ha tenido un nodo. Es importante conocer los intentos de llamada para poder evaluar si el diseño del nodo es óptimo para soportar todo el tráfico.

• TCH Traffic Total [Erlang]

𝑇𝐶𝐻 𝑇𝑟𝑎𝑓𝑓𝑖𝑐 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = (𝑇𝐹𝑇𝑅𝐴𝐿𝐴𝐶𝐶/𝑇𝐹𝑁𝑆𝐶𝐴𝑁) + (𝑇𝐻𝑇𝑅𝐴𝐿𝐴𝐶𝐶/𝑇𝐻𝑁𝑆𝐶𝐴𝑁)

Ecuación 12. KPI Tráfico Total 2G.

Este KPI indica el número de llamadas cursadas tanto en Half-‐Rate como en Full-‐Rate en un nodo. Al igual que el parámetro anterior, es importante conocer el tráfico cursado para poder evaluar si el diseño del nodo es óptimo para soportar todo el tráfico.

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5.1.2 KPI 3G

Los KPIs 3G más importantes se pueden clasificar en los siguientes tipos:

• Accesibilidad • Caídas • Movilidad • Tráfico

5.1.2.1 KPIs Accesibilidad 3G

Los KPIs de accesibilidad 3G dan información del tanto por ciento de llamadas que han podido establecer conexión para la llamada de voz, video, o paquetes de datos.


• CSSR_Voice (Call Setup Success Rate Voice) [%]

𝐶𝑆𝑆𝑅!"#$% =100*(1-‐ (pmNoSystemRabReleaseSpeech/(pmNoSystemRabRel easeSpeech+pmNoNormalRabReleaseSpeech)))

Ecuación 13. KPI CSSR Voz 3G.

Este KPI evalúa la accesibilidad de voz de un nodo 3G. Tiene en cuenta los intentos de llamadas de voz realizados y los bloqueos producidos para dar información del porcentaje de llamadas de voz que se han bloqueado y no han podido cursarse.

• CSSR_PS (Call Setup Success Rate Packet Switch) [%]

𝐶𝑆𝑆𝑅!"_!!! =100*(1-‐((pmNoSystemRabReleasePacket-‐ pmNoSystemRbReleaseHs)/(pmNoNormalRabReleasePacket-‐ pmNoNormalRbReleaseHs+pmNoSystemRabReleasePacket-‐pmNoSystemRbReleaseHs)))

Ecuación 14. KPI CSSR Paquetes Datos 3G.

Este KPI evalúa la accesibilidad de datos de un nodo 3G. Tiene en cuenta los intentos de establecimiento de paquetes de datos realizados y los bloqueos producidos para dar información del porcentaje de establecimiento de datos que se han bloqueado y no han podido cursarse.


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5.1.2.2 KPIs Caídas 3G

Los KPIs de caídas 3G dan información del tanto por ciento de llamadas que tras haber establecido la llamada han perdido la conexión (drop call).


• CDR_CS (Call Drop Rate Circuit Switch) [%]

𝐶𝐷𝑅!" = 100 ∗ ([pmNoSystemRabReleaseSpeech] + pmNoSystemRabReleaseCs64]) / ([pmNoNormalRabReleaseSpeech] + [pmNoSystemRabReleaseSpeech] + [pmNoNormalRabReleaseCs64] + [pmNoSystemRabReleaseCs64])

Ecuación 15. KPI DCR Voz 3G.

Este KPI evalúa las llamadas caídas en 3G de un nodo, es decir, las llamadas que una vez establecidas se han interrumpido involuntariamente.

• CDR_PS_R99 (Call Drop Rate Packet Switch R99) [%]

𝐶𝐷𝑅!"_!!! = 100 ∗ ([pmNoSystemRabReleasePacket] -‐ [pmNoSystemRabReleaseHs] – [pmNoSystemRabReleasePacketUra]) / ([pmNoNormalRabReleasePacket] + [pmNoSystemRabReleasePacket] -‐ [pmNoNormalRabReleaseHs] -‐ [pmNoSystemRabReleaseHs] – [pmNoNormalRabReleasePacketUra] -‐ [pmNoSystemRabReleasePacketUra] + [pmChSwitchSuccFachUra] + [pmNoSuccRbReconfOrigPsIntDCH])

Ecuación 16. KPI DCR Datos R99.

Este KPI evalúa los fallos de establecimiento de paquetes de datos en redes 3G R99 de un nodo, es decir, los establecimientos de paquetes de datos que se han interrumpido involuntariamente.

• CDR_PS_HSDPA (Call Drop Rate Packet Switch HSDPA) [%]

𝐶𝐷𝑅!"_!"#$% = 100 ∗ ([pmNoSystemRabReleaseHs] / ([pmNoSystemRabReleaseHs] + [pmNoNormalRabReleaseHs] + [pmNoSuccRbReconfOrigPSIntHs] + [pmNoSuccRbReconfOrigPsIntEul] + [pmPsIntHsToFachSucc])

Ecuación 17. KPI DCR Datos HSDPA.

Este KPI evalúa los fallos de establecimiento de paquete de datos en redes HSDPA de un nodo, es decir, los establecimientos de paquetes de datos que se han interrumpido involuntariamente.

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5.1.2.3 KPIs Movilidad 3G

Los KPIs de movilidad 3G dan información del tanto por ciento de éxito en la ejecución de Handovers.


• SHO SR (Soft Handover Success Rate) [%] 𝑆𝐻𝑂 𝑆𝑅 = 100 ∗ ([pmSofterHoSuccessNonIur] + [pmSoftHoSuccessNonIur] + [pmSoftSofterHoSuccessIur]) / ([pmSofterHoAttemptNonIur] + [pmSoftHoAttemptNonIur] + [pmSoftSofterHoAttemptIur])

Ecuación 18. KPI SHO SR.

Este KPI evalúa el porcentaje de éxito en la transferencia de llamadas por HO entre celdas de la misma red 3G. Es un buen indicador para evaluar fácilmente si están bien definidas la lista de vecindades de un nodo y los parámetros de movilidad.

• ISHO_CS_3G2G (Inter RAT Handover Circuit Switch 3G to 2G) [%] 𝐼𝑆𝐻𝑂!"_!!!! = 100 ∗ ([pmNoSuccessOutIratHoSpeech] + [pmNoSuccessOutIratHoMulti]) / ([pmNoAttOutIratHoSpeech] + [pmNoAttOutIratHoMulti])

Ecuación 19. KPI Inter-‐RAT HO Voz 3G2G.

Este KPI evalúa el porcentaje de éxito en la transferencia de llamadas por HO entre celdas de diferentes tecnologías, normalmente de 3G a 2G. Es un buen indicador para evaluar fácilmente si están bien definidas la lista de vecindades 3G2G de un nodo y sus parámetros de movilidad.

5.1.2.4 KPIs Tráfico 3G

Los KPIs de tráfico 3G dan información del número de llamadas (Erlangs) o de conexiones de datos (Mbit) establecidas o del número de intentos.


• Traffic Voice [Erlang]

𝑇𝑟𝑎𝑓𝑓𝑖𝑐!"#$% = 𝑝𝑚𝑆𝑢𝑚𝐵𝑒𝑠𝑡𝐶𝑠12𝐸𝑠𝑡𝑎𝑏𝑙𝑖𝑠ℎ/720

Ecuación 20. KPI Tráfico de voz 3G.


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Este KPI indica el número de llamadas de voz cursadas en unidades Erlang. Es importante conocer el tráfico cursado para poder evaluar si el diseño del nodo es óptimo para soportar todo el tráfico.

• Payload PS [Mbit] 𝑃𝑎𝑦𝑙𝑜𝑎𝑑!" =(pmDlTrafficVolumePsCommon+pmDlTrafficVolumePs6 4+pmDlTrafficVolumePs128+pmDlTrafficVolumePs384+ pmUlTrafficVolumePsCommon+pmUlTrafficVolumePs6 4+pmUlTrafficVolumePs128+pmUlTrafficVolumePs384) /1000

Ecuación 21. KPI Tráfico de datos 3G.

Este KPI indica el número establecimiento de paquete de datos cursados en unidades Mbit. Es importante conocer el tráfico de datos cursado para poder evaluar si el diseño del nodo es óptimo para soportar todo el tráfico.

• CS Voice Call Attempt 𝐶𝑆 𝑉𝑜𝑖𝑐𝑒 𝐶𝑎𝑙𝑙 𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡 = pmTotNoRrcConnectReqCs*(pmNoRabEstablishAttemp tSpeech-‐pmNoDirRetryAtt)

Ecuación 22. KPI Intentos de llamadas de voz 3G.

Este KPI indica el número de intentos llamadas de voz al nodo. Es importante conocer los intentos de tráfico en voz para poder evaluar si el diseño del nodo está bien o puede congestionar.

• PS Call Attempt 𝐶𝑆 𝑉𝑖𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑙𝑙 𝐴𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑡 = (pmTotNoRrcConnectReqPs-‐ pmNoLoadSharingRrcConn) *(pmNoRabEstAttemptPktInteractiv-‐ pmNoRabEstAtptPktInteractiveHs+pmNoOfNonHoReq DeniedHs+pmNoRabEstBlockTnPsIntHsBest))

Ecuación 23. KPI Intentos de datos 3G.

Este KPI indica el número de intentos de establecimiento de paquete de datos al nodo. Es importante conocer los intentos de tráfico en datos para poder evaluar si el diseño del nodo está bien o pueda congestionar.

103

5.2 Herramientas de Drive Test Los Drive Test (DT) son una herramienta muy valiosa para la optimización de las redes móviles. Con las medidas de DT se obtiene información de la red en campo y permite profundizar sobre la cobertura de una determinada zona.

Los DT se realizan en 2 fases, una fase que sería la de la propia medida, y otra fase que sería la del post-‐procesado con el que se obtienen y representan los resultados de las medidas.

En la fase de la medida, se necesitan los siguientes equipos:

• Ordenador con software de medición como TEMS, XCal, etc.

• Terminales (MS) para realizar las llamadas de voz y descarga de paquete de datos.

• Scanner 2G y 3G con sus respectivas antenas.

• GPS (normalmente USB conectado al Scanner).

• Dongle (licencia USB del software).

En la Figura 58 se muestra un esquema de conexión de un equipo DT:

Figura 58. Esquema de conexión de equipo DT.


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En la Figura 59 se ven posibles configuraciones de los equipos de DT, con todos los componentes necesarios para la medida

Figura 59. Posibles configuraciones de equipos DT.

En cuanto al software necesario para las medidas, se pueden encontrar varias alternativas. Las más utilizadas son:

• TEMS Investigation desarrollado por Ericsson con el que se pueden realizar medidas y post-‐procesarlas.

• XCal y XCap desarrollado por Couei, el primero se utiliza para medir y el segundo para

procesar. En la Figura 60 se puede ver un pantallazo de TEMS con un recorrido representando con colores los niveles de potencia del CPICH en 3G:

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Figura 60. Recorrido DT con TEMS Investigation.

También existen programas específicos para el procesado de las medidas con el que se pueden analizar y optimizar la red directamente. Uno de estos software es Actix, en la Figura 61 se puede ver un pantallazo de Actix con un análisis de eventos.

Figura 61. Ejemplo de análisis con software Actix.


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Para realizar las medidas es importante tener información de la localización geográfica de los nodos, la azimut, o el ancho del haz de la antena. Normalmente esa información se carga en ficheros cell files como el de la Figura 62.

Figura 62. Ejemplo de fichero de celda.

La configuración de los terminales MS, puede realizarse para llamadas de voz, video o descargas de datos. En cuanto a las llamadas de voz se definen dos configuraciones básicas:

• Llamadas cortas (16 – 60 sec). Esta configuración se utiliza para detectar bloqueos, es decir, fallos en la accesibilidad. Los bloqueos pueden ser debidos a interferencias, problemas de cobertura, fallos del propio terminal o parametrización incorrecta de la red.

• Llamadas largas (> 60 sec. o continua). Esta configuración se utiliza para detectar

caídas debido a vecindades mal definidas, problemas de cobertura, etc. Para las pruebas de descarga de datos se configuran conexiones vía ftp a un servidor y se realizan descargas y subidas de ficheros para analizar las conexiones de datos, el througput, etc. Una vez obtenidas las medidas de DT, se suelen procesar a formatos que puedan usarse en software GIS (Geographic Information Systems). De esta manera se puede representar la información medida sobre mapa y hacer mucho más intuitivo el análisis. Los niveles de parámetros que se suelen representar en un informe tipo son los siguientes:

• Rx Lev (Reception Level) Da información de potencia recibida en el MS de la red 2G. • Rx Qual (Reception Quality) Da información de Calidad recibida en el MS de la red 2G. • RSCP (Recieved Signal Code Power) Da información de potencia recibida en el MS de la

red 3G. • En/No (Energy per chip / Noise density) Da información para identificar posibles

interferencias en la red 3G.

Además es importante añadir a estos niveles los principales eventos que dan información al ingeniero para detectar anomalías en la red. Algunos de los eventos más importantes son:

• Drop Calls (llamadas caídas) • Block Calls (llamadas bloqueadas) • HO Failures (fallos en los Handover)

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5.3 Herramientas de optimización en OSS Para poder facilitar el análisis de un nodo en un proceso de optimización, se utilizan unas herramientas alojadas en el OSS que pueden servir para dar información relevante sobre vecindades no definidas, sobrealcances, o interferencias. Ericsson ofrece una herramientas que se encuentran en el OSS a disposición del optimizador y se pueden ejecutar desde la plataforma RNO (Radio Network Optimization). En la Figura 63 se puede ver la estructura y las dependencias de las herramientas de RNO.

Figura 63. Estructura y dependencias de RNO.

Las herramientas más importantes son las siguientes:

• NCS • MRR • FAS


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5.3.1 NCS (Neighbouring Cell Support) La herramienta NCS es muy útil para que el optimizador ajuste las relaciones de vecindad de un nodo que es importante para la realización satisfactoria de los Handovers. El NCS puede ayudar al optimizador de las siguientes maneras:

• Encontrar relaciones de vecindad en celdas nuevas, muy útil para la planificación de la red.

• Encontrar relaciones de vecindad que no están definidas en la BA-‐List (missing

neighbours).

• Encontrar relaciones de vecindad que se puedan eliminar de la BA-‐List En la Figura 64 se ve un ejemplo de la información que proporciona NCS en la consulta de un nodo. En el listado inferior se indican las celdas que no están definidas como vecinas, y con la información de potencia con la que se recibe se puede evaluar si debe ser una candidata del listado de relaciones de vecindad.

Figura 64. Ejemplo de NCS.

El NCS se utiliza tan solo para redes 2G, pero también existe la versión para 3G que se llama WNCS (WCDMA NCS) y tiene el mismo concepto de funcionamiento.

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5.3.2 MRR (Measurements Reports Recording) El MRR permite realizar grabaciones de medidas radio y tráfico de una determinada BSC en un determinado período de tiempo. Proporciona estadísticas obtenidas de mediciones radio que le reportan los MS que han conectado a esa red. En estos informes de medición se envían datos de Rx Level, Rx Qual, Timing Advance, etc. En la Figura 65 se puede ver un ejemplo de un informe de MRR:

Figura 65. Ejemplo de MRR.

Esta herramienta se utiliza mucho para detectar sobrealcance en un nodo. Esto se consigue gracias al parámetro Timing Advance. En la Figura 66 se puede ver un ejemplo de un MRR con su gráfica de Timing Advance. En este caso se puede ver que el nodo está llegando a un TA=4, que aproximadamente son 2 Km de distancia.


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Figura 66. Ejemplo de Timing Advance en un MRR.

Con esta información el optimizador puede evaluar si la distancia es la adecuada y, si no lo es, puede proponer cambios de tilt o de potencia para variar esa distancia de propagación. El MRR se utiliza tan solo para redes 2G, pero también existe la versión para 3G que se llama WMRR (WCDMA MRR) y tiene el mismo concepto de funcionamiento.

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5.3.3 FAS (Frequency Allocation Support) El FAS permite obtener información de interferencias de un celda. Da información y alerta de nodos con la misma frecuencia de BCCH que pueden ser la fuente interferente. En la Figura 67 se puede ver un ejemplo de un resultado de consulta de FAS de un nodo:

Figura 67. Ejemplo de FAS.

Como se ve en el ejemplo anterior, el FAS indica que hay una frecuencia BCCH alarmada porque ha detectado que celdas cercanas tienen la misma frecuencia o la adyacente y podría ocasionar una interferencia en los nodos.


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6 Optimización de redes 2G

Antes de entrar en detalle en la optimización de redes 2G, se define el proceso general de optimización que es común a las redes 2G y 3G.

Describiendo el proceso de optimización, se pretende tener una visión global del flujo de trabajo que se realiza en la optimización de una red móvil.

Una vez visto la definición del proceso de optimización, se entrará en detalle en la optimización de redes 2G y se mostrarán algunos ejemplos con casos prácticos.

6.1 Definición del proceso de optimización

La optimización de redes móviles se puede organizar es 3 fases como se puede ver en la Figura 68 :

1. Fase de Preparación. 2. Fase de Optimización. 3. Fase de Reporte.

Figura 68. Fases de Optimización de redes móviles.

Preparación

• Definición de estrategias

• Obtención de datos

• Preparación de herramientas

Op�mización

• Procesado de la información

• Análisis

• Op�mización de parámetros

Reporte

• Reporte a cliente

• Presentación final


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6.1.1 Fase de Preparación

La fase de Preparación es la primera y se realiza previamente a la optimización. En esta fase se establecen las necesidades iniciales del operador para optimizar la red, se recopila información de datos y estadísticas de la red y se definen las herramientas que se van a utilizar

• Definición de estrategias

En esta parte se establecen reuniones con el operador para definir que necesidades tienen en la red, que puntos son los más importantes de analizar y, en general, definir que estrategia se va a seguir en todo el proceso de optimización.

• Obtención de datos

Una vez definidas las estrategias, se recopila toda la información de datos necesarios para la optimización, como la parametrización y las estadísticas.

Para la recopilación de estadísticas se utilizan herramientas como ESAT, STS o BO, ya explicadas en el capítulo anterior. Y en cuanto a la parametrización, el operador tiene que proporcionar exportados o printouts de la parametrización de la red.

• Preparación de herramientas

Por último se definen y preparan las herramientas necesarias para la fase de optimización. Normalmente, a parte de las herramientas explicadas en el capítulo anterior, se suelen utilizar herramientas para realizar planes de consistencias que comprueban la correcta parametrización de la red y las vecindades definidas.

6.1.2 Fase de Optimización

La fase de Optimización es la más importante y es en la que se centra este proyecto. Como se ha visto en la Figura 68. Fases de Optimización de redes móviles., la fase de optimización consta de varias subfases:

• Procesado de la información

Una vez obtenida la información de estadísticas y KPIs, es necesario procesar esta información para elaborar gráficas y listados de las peores celdas, WCL (Worst cells list).

Esta información procesada servirá de guía para establecer una estrategia de trabajo antes del proceso de optimización.

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• Análisis

Una vez se tiene la información de los KPIs es momento de analizar las degradaciones y buscar posibles soluciones para mejorar los resultados.

La parte de análisis se profundiza en los siguientes apartados, definiendo las degradaciones más comunes y sus posibles causas y soluciones.

Los KPIs más importantes en los que se centra la fase de optimización, y que ya se han visto en el capítulo anterior, son:

• Accesibilidad • Caídas • Movilidad

Normalmente el operador proporciona unos valores de referencia o baseline, para establecer el mínimo valor de KPIs que indicará si una celda está degradada.

Los valores de baseline de KPIs estándar para celdas nuevas suele ser:

• KPI CSSR > 90% • KPI DCR < 3%

Si la celda no es nueva y no tiene una referencia previa establecida, se suele definir:

• KPI CSSR > 98.5% • KPI DCR < 1.5%

En esta fase se pueden utilizar todas las herramientas vistas en el capítulo anterior, como los Drive Test, o las herramientas de OSS: MRR, FAS, NCS, etc.

Una vez analizada la red, se realizan las propuestas de cambios que pueden ser:

• Cambios de Parametrización • Cambios Hardware (ampliaciones de TRXs, DUW, etc.) • Cambios de Diseño (cambios de tilt, azimut, ubicación de antenas, etc.)

Por último se reporta un informe al operador con el análisis y las propuestas de cambios, para su implementación.


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6.1.3 Fase de Reporte

En la última fase, se muestra al operador los informes con los resultados tras la aplicación de los cambios propuestos en la fase de optimización.

• Reporte a cliente

En estos informes se suelen adjuntar gráficas para ver las evolución de los KPIs en el proceso de optimización y se explican los análisis y cambios aplicados que justifican la mejora de los KPIs en la red.

• Presentación final

En algunos procesos de optimización se pueden aplicar directamente los cambios en la red, pero en otros simplemente se podrá ofrecer propuestas al operador para mejorar su red.

En este último caso, en la presentación final hay que justificar bien las propuestas de optimización ya que no se tendrán datos ni gráficas reales con la evolución de los KPIs que justifiquen los cambios propuestos.

6.2 Análisis y Optimización 2G

En el análisis de las redes 2G es importante tener claro todas las fases que comprenden la realización de una llamada.

En la Figura 69 se muestra un esquema de las diferentes etapas de la llamada:

Figura 69. Etapas de una llamada.

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También es importante tener bien identificados los principales KPIs que ayudarán a conocer el estado de la red para su análisis y posterior optimización.

En la Figura 70 se muestra un esquema resumen de cada etapa y de los principales KPIs:

Figura 70. Esquema de etapas y KPIs en el proceso de una llamada.

Los diferentes análisis de las redes 2G se dividen en grupos para organizar el estudio de optimización de la red. Se pueden encontrar los siguientes tipos de análisis:

• Análisis de Accesibilidad • Análisis de Congestión • Análisis de Caídas • Análisis de Handover

Para cada tipo de análisis, se definen la posible causa de degradación, los KPIs que indican la degradación y las posibles soluciones de optimización.

6.2.1 Análisis de Accesibilidad

La accesibilidad es uno de los principales indicadores de la calidad de servicio de un nodo. En el capítulo anterior se ha definido el principal KPI 2G que corresponde a la accesibilidad:

• Ecuación 6. KPI CSSR 2G.

La etapa en la que se puede evaluar la accesibilidad se define desde el momento en que se solicita un canal de señalización hasta que la fase de llamada es establecida.


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En el esquema de fases de una llamada se puede identificar la accesibilidad marcada en rojo, como en la Figura 71:

Figura 71. Etapa de accesibilidad 2G.

El KPI TCH Assignment Success Rate es importante en el análisis de accesibilidad porque indica el número de canales TCH que se asignan correctamente en el proceso del call setup.

Cada vez que se asigna un canal TCH satisfactoriamente, el MS envía a la BTS el mensaje Assignment Complete. En caso de que la asignación falle, la BTS no recibirá ningún mensaje, y el intento de llamada se considerará como bloqueado.

A continuación se describen los principales motivos que pueden degradar la accesibilidad por la asignación fallida de canales TCH:

• Celda servidora no dominante La celda servidora no tiene capacidad para absorber todo el tráfico TCH. Solución: La mejor alternativa es ampliar la capacidad del nodo (aumentando el número de TRX o añadiendo otra tecnología como DCS), en última instancia diseñar un nuevo emplazamiento estratégicamente para que ayude a absorber parte del tráfico.

• Congestión TCH severa La asignación de canales TCH fallan debido a la congestión por llamadas entrantes o por handover. Solución: La mejor solución es intentar paliar la congestión a nivel de parametrización:

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o DTHAMR/DTHNAMR: Con la configuración de AMR, aumentando el DTHAMR

se puede relajar la congestión si se asignan más llamadas en modo Half-‐Rate. o CLS Cell Load Sharing: Con el CLS se puede balancear la carga de las celdas

para descongestionar. o CRO/PT: Si se disminuyen los valores de CRO/PT puede ayudar a penalizar la

entrada de tráfico por Handover gracias a la Ecuación 3. Fórmula del Criterio C2.

o LAYER: Cambiar de capa puede ayudar a disminuir el tráfico por Handover, aunque puede disminuir demasiado el tráfico total.

o ACCMIN: Si se disminuye el valor de accmin, se hace más restrictivo el acceso de llamadas debido a que el nivel de intensidad con el que el MS ve a la celda tiene que ser mayor.

Otras soluciones alternativas serían a nivel de Hardware: modificar la configuración de la antena (tilt, azimut, altura, tipo de antena, etc.) para disminuir la cobertura y bajar la carga de tráfico, o también se puede dar más capacidad aumentando el número de TRXs.

• Intensidad de señal demasiado baja en el acceso de llamada En este caso la intensidad del señal de los canales BCCH debería de ser mayor que la de los TCH. Solución: Una de la primeras posibles soluciones sería revisar a nivel de parametrización la configuración de las potencias:

o BSPWR o BSTXPWR o BSPWRB o BSPWRT o MAXPWR o MPWR

Si el problema no se corrige a nivel de parametrización, los siguientes puntos a revisar deberían ser:

o Alarmas o ROE en las antenas (se puede comprobar a nivel de estadísticas con STS) o Fallos en los TMAs

• Interferencia La interferencia en 2G viene dada en la mayoría de los casos por la frecuencia BCCH. El plan de frecuencias es muy importante que se diseñe bien para que ningún canal o co-‐canal esté próximo a una celda con el mismo BCCH. Solución: Revisión del plan de frecuencias, ayudándose de MapInfo para localizar sobre mapa la celda interferente, y cambiar una de las 2 frecuencias. Otro método


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para detectar la interferencia es programando un FAS para detectar todas las posibles interferencias.

• Fallo en los transceptores Este caso es debido a un fallo en el equipo. Normalmente se puede detectar con alarmas remotas, o en su defecto, revisando en campo la estación. Solución: Revisión en campo de los equipos, ayudándose con el panel de alarmas. En caso de fallo de los equipos la mejor solución es sustituir los equipos para minimizar el tiempo de la degradación del servicio.

6.2.2 Análisis de Congestión

La congestión de tráfico es uno de los mayores problemas de las redes móviles. Una congestión elevada puede deteriorar el rendimiento total de la red y debe de ser minimizado lo antes posible.

El crecimiento de tráfico es uno de los principales causantes de la congestión. Se pueden encontrar los siguientes tipos de crecimiento de tráfico:

• A corto plazo: Es el aumento de tráfico generado ocasionalmente por eventos deportivos, conciertos, ferias, etc. La congestión debida a este tráfico se suele disuadir con soluciones temporales como añadir TRXs, o planificar camiones (estaciones base móviles), que sirvan de soporte durante el evento.

• A largo plazo: Es el aumento de tráfico que por incremento de la población, nuevas infraestructuras o por otras causas, ha ido incrementando respecto al momento en que se diseñó el nodo. La solución para absorber estos incrementos a largo plazo es el rediseño de la capacidad del nodo o directamente la implementación de un nuevo site que asuma parte del nuevo tráfico.

En el análisis de la congestión de las redes 2G, se pueden encontrar 3 tipos de congestión:

• Congestión SDCCH • Congestión TCH • Congestión SDCCH + TCH

En la Figura 72 se puede identificar en rojo los diferentes tipos de congestión en las etapas de una llamada:

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Figura 72. Etapa de congestión TCH y SDCCH.

En el caso de tener ambos tipos de congestión (SDCCH+TCH) la principal solución es la ampliación del Hardware, añadiendo más TRX a los equipos.

A continuación se definen las principales causas y posibles soluciones para los otros 2 tipos de congestión SDCCH y TCH.

6.2.2.1 Congestión SDCCH

Antes de hablar de la congestión producida en los canales lógicos de SDCCH, se repasan las principales características de estos canales.

Los canales SDCCH (Stand-‐Alone Dedicated Control Channel) son canales bidireccionales y se utilizan para transmitir información de control entre las estaciones base y los MS, o incluso entre las propias estaciones transceptoras. Algunas de las funciones en las que intervienen los canales SDCCH son:

• Registros: Actualización periódica de localización, registro de IMSI… • Call Setup • SMS • FAX Setup

El KPI que indica la congestión en los canales SDCCH es el visto en la Ecuación 8. KPI Congestión SDCCH.


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A continuación se describen los principales motivos que pueden ocasionar congestión en los canales SDCCH:

• Baja disponibilidad SDCCH Existe un KPI específico que define la disponibilidad de los canales SDCCH:

𝑆_𝐴𝑉𝐴𝐼𝐿 = 100*CAVAACC/ (CAVASCAN / CNUCHCNT)

Ecuación 24. KPIS Disponibilidad SDCCH.

Solución: La primera acción a tomar en este caso es comprobar en la BSC si los canales SDCCH están operativos o bloqueados. En el caso que los canales estén bloqueados involuntariamente, se deben revisar alarmas o posibles fallos de los equipos que puedan afectar a la disponibilidad de los canales SDCCH.

• Location Area Border Cell Cuando una celda se encuentra ubicada en la frontera entre dos LAC, es común que se generen más actualizaciones de localización (Location update) de lo normal, con la consiguiente carga de señalización, y llegando incluso a producirse un efecto ping-‐pong. Solución: En los casos fronterizos de LAC, el principal parámetro que hay que optimizar es el CRH (Cell Reselection Hysteresis). El CRH define la histéresis de la intensidad de señal recibida (RxLev) para la reselección de celda cuando el MS en modo idle está próximo a una frontera de LAC. Para reducir la carga de señalización se incrementa el valor de CRH que reducirá el número de Location update.

• Congestión TCH Una congestión severa de los canales TCH puede afectar también a los canales SDCCH, debido a que los MS estarán utilizando más tiempo los canales de señalización. Para ver si existe congestión TCH existe el KPI descrito en el capítulo anterior Ecuación 7. KPI Congestión TCH. Solución: Aunque en el siguiente apartado se verán todas las posibles causas y soluciones de la congestión TCH, para los casos en que afecte a la congestión SDCCH, se deberá comprobar si está activa la configuración del CLS (Cell Load Sharing), con el que se facilita la distribución del tráfico.

• Uso de SMS Una de las funciones de los canales lógicos SDCCH es la de transportar los SMS. En una celda con un uso excesivo de tráfico de SMS puede llegar a congestionar los canales SDCCH. Para comprobar el tráfico de los SMS, existen los siguientes contadores: CSMSDWN y

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CSMSUP. Solución: Como el tráfico de SMS puede variar, la mejor solución es redimensionar la distribución de canales lógicos SDCCH para dar capacidad al tráfico total de SMS.

• Periodo de Registro demasiado frecuente. Si existe un uso frecuente del periodo de Location Update, puede ser motivo de congestión del canal de señalización. Solución: Uno de los parámetros que se puede optimizar para reducir el intervalo de registro es el parámetro T3212. El parámetro T3212 define un timeout que controla el procedimiento del Location update. El valor predeterminado es 40 (4 horas), si se quiere reducir este periodo se puede incrementar el valor a más tiempo.

• Incremento del tráfico Como se ha explicado al principio del capítulo uno de los principales causantes de la congestión es el aumento de tráfico. Solución: Para aumentos de tráfico a corto plazo, como el producido por eventos puntuales, una posible solución es el aumento de TRX, con el consiguiente aumento de canales SDCCH. El aumento de TRX se puede conseguir diseñando una estación base móvil o camión que de soporte en las horas de más carga durante el evento. Si el aumento de tráfico es a largo plazo, la mejor solución es redimensionar la capacidad total del nodo, añadiendo más equipos que puedan absorber todo el tráfico.

• Tiempo de espera demasiado largo Existe un KPI que evalúa el tiempo de espera necesario para acceder a un canal SDCCH, el KPI es el siguiente:

𝑆_𝑀𝐻𝑇 = 60*CTRALACC*PERLEN / (CNSCAN * CMSESTAB)

Ecuación 25. KPI Tiempo Espera SDCCH.

Solución: Revisar el dimensionamiento de los canales SDCCH, debido a que un tiempo de espera demasiado largo puede ser motivo de congestión SDCCH.

• Mal dimensionamiento SDCCH Si un nodo no ha sido diseñado adecuadamente teniendo en cuenta el tráfico que debe asumir es muy probable que pueda llegar a congestionar los canales SDCCH. Solución: Revisar el dimensionamiento de los canales SDCCH, y en el caso de estar mal dimensionado, se debería rediseñar con la capacidad total de tráfico que debe asumir.


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• Mal uso del ACSTATE El parámetro ACSTATE puede configurar adaptativamente el uso de los canales lógicos de un nodo. Si el uso de este parámetro está mal configurado puede que el diseño de los canales SDCCH no sea suficiente. Solución: Comprobar si el parámetro ACSTATE está activo y revisar el dimensionamiento de los canales SDCCH.

6.2.2.2 Congestión TCH

Los canales TCH (Traffic Channel) son canales lógicos de tráfico bidireccionales que transmiten la voz y los datos digitalizados.

El KPI que indica la congestión en los canales TCH es el descrito en la Ecuación 7. KPI Congestión TCH.

A continuación se describen los principales motivos que pueden ocasionar congestión en los canales TCH:

• Baja disponibilidad TCH Existe un KPI específico que define la disponibilidad de los canales TCH:

𝑇_𝐴𝑉𝐴𝐼𝐿 = 100 * TAVAACC / (TAVASCAN / TNUCHCNT)

Ecuación 26. KPIS Disponibilidad TCH.

Solución: Revisar si los canales TCH han sido bloqueados expresamente, o por el contrario se encuentran caídos. Un contador importante para averiguar este último caso es el de Downtime, que indica cuanto tiempo ha estado caído un canal.

En caso de que los canales estén caídos, se tienen que revisar las alarmas o posibles fallos del equipo. También es importante evaluar la configuración de las potencias, una potencia mal configurada por exceso puede producir indisponibilidad en los equipos.

• Incremento del tráfico Como se ha explicado anteriormente los incrementos de tráfico pueden generar congestión TCH Solución: Para aumentos de tráfico a corto plazo, como el producido por eventos puntuales, una posible solución es el aumento de TRX, con el consiguiente aumento de canales TCH. El aumento de TRX se puede conseguir diseñando una estación base móvil o camión que de soporte en las horas de más carga durante el evento. Si el aumento de tráfico es a largo plazo, la mejor solución es redimensionar la capacidad total del nodo, añadiendo más equipos que puedan absorber todo el tráfico.

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• Baja actividad de HO Una baja actividad de HO puede producir una congestión TCH en una celda debido a que el MS estará forzado a permanecer enganchado a esa celda más tiempo del necesario. Solución: Se deberá comprobar las estadísticas de Handover salientes de la celda. En el caso de que el tráfico de Handover sea muy bajo se deberán optimizar:

o Parámetros de movilidad. o Revisar la lista de vecindades definidas en la celda. o Corregir relaciones de vecindad one-‐way (definir su reciprocidad).

A modo de soporte a la optimización, se puede programar un NCS para encontrar posibles celdas vecinas no definida en la BA List.

• Celdas cercanas congestionadas A veces el problema de una celda vecina, puede afectar a otras celdas, debido a que el tráfico que no puede absorber la celda vecina tendrá que derivarlo a otras celdas, pudiendo llegar a congestionar.

Solución: Revisar el estado de las celdas definidas en la lista de vecindades, y en el caso de detectar una vecina con problemas, se puede penalizar optimizando el parámetro awoffset.

Con el awoffset se puede definir un offset negativo de intensidad de señal para que la celda vecina con el problema pase a la lista de peores celdas. De esta manera dejará de ser una posible candidata para Handover.

Como en el caso anterior, se puede programar un NCS, en este caso para detectar de todas las vecinas definidas cuales son las de menor intensidad y poder penalizarlas.

• Mala parametrización de movilidad Cuando el problema de la congestión TCH no es debido al aumento de tráfico de selección, o por alguno de los motivos anteriores, se debería realizar un plan de consistencia para comprobar la parametrización de movilidad del nodo.

Solución: Chequear y optimizar los siguientes parámetros de movilidad:

o LAYER, LAYERHYST: Es importante definir bien la capa para que la celda no reciba excesivo tráfico de reselección por HO de celdas vecinas.

o CLS: La compartición de carga debe estar bien definida para no tener una mala distribución del tráfico que pueda congestionar la celda.

o CRO/PT: En celdas que convivan GSM y DCS, es importante priorizar a que sistema se quiere pasar más tráfico balanceando con los parámetros CRO/PT. Estos parámetros se utilizan en los criterios C1 y C2 vistos en la Ecuación 3. Fórmula del Criterio C2.


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o ACCMIN: Con este parámetro se puede conseguir que el nivel mínimo de señal para considerar una celda en selección sea más restrictivo, y reducir así el tráfico de la celda.

• Mal dimensionamiento TCH Como se ha explicado en la congestión SDCCH, si un nodo no ha sido diseñado adecuadamente teniendo en cuenta el tráfico que debe asumir es muy probable que pueda llegar a congestionar los canales TCH. Solución: Revisar el dimensionamiento de los canales TCH, y en e caso de estar mal dimensionado, se debería rediseñar con la capacidad total de tráfico que debe asumir.

• Antena mal configurada Una mala configuración o adecuación de antena puede aumentar la distancia de cobertura en exceso. Si se tiene mucha área de cobertura se incrementará el tráfico de la celda pudiendo llegar a congestionar.

Solución: Revisión del diseño de la antena y exploración en campo de las siguientes configuraciones de la antena:

o Altura o Tipo de antena o Azimut o Tilt (revisión del tilt mecánico y eléctrico)

En algunas antenas se dispone de sistemas RET (Remote Electrical Tilt) con el que se puede configurar los grados de tilt remotamente sin tener que estar en el emplazamiento.

6.2.3 Análisis de Caídas

Las llamadas caídas (dropped calls) contabilizan el número de desconexiones no intencionadas durante el proceso de llamada o call setup.

En el esquema de fases de una llamada de la Figura 73 se identifican, marcadas en rojo, las etapas donde se pueden producir la llamadas caídas:

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Figura 73. Etapa de llamadas caídas 2G.

El KPI que indica el porcentaje de caídas de una celda es el definido en la Ecuación 9. KPI Drop Call Rate 2G.

Las llamadas caídas producidas en la fase de llamada se producen en el canal TCH. Esta caídas se pueden clasificar según la causa de la caída como:

• [SS] Signal Strength. Intensidad de señal baja. • [BQ] Bad Quality. Mala calidad por interferencia. • [TA] Timing Advance. La señal se propaga demasiado lejos. • [Sudden] Sudden Loss. Pérdida de señal repentina por otras causas radio. • [OC] Other Causes. Otras causas no radio.

Cada vez que se realiza una llamada caída hay contadores encargados de incrementar el tipo de caída que se ha producido, en la Figura 74 se puede ver un resultado de estadísticas con los diferentes tipos de caídas marcados en rojo.

Figura 74. Estadísticas KPI Caídas 2G.


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A continuación se describen todos los tipos de caídas, identificando sus posibles causas y proponiendo soluciones.

6.2.3.1 Análisis caídas por Signal Strength [SS]

Las caídas por Signal Strength, suceden cuando el nivel de intensidad de la señal disminuye hasta el punto de perder el servicio sin dar tiempo a realizar un traspaso de la llamada.

Los contadores de caídas SS se incrementan cuando, en el momento de la desconexión inesperada, la señal es inferior a los límites establecidos en los siguientes parámetros de la BSC:

• LOWSSDL = -‐102 dBm (por defecto) • LOWSSUL = -‐104 dBm (por defecto)

Existen diferente motivos por el que se puede producir una caída por SS, los más frecuentes son:

• Nodos demasiado aislados (no tienen vecinas cercanas con las que realizar HO)

• Configuración de antena incorrecta (mala orientación, excesivo downtilt, fallo en los TMAs..)

• Parámetros de potencia mal configurados.

• Mala configuración de los parámetros LOWSSDL, LOWSSUL.

• Comportamiento inesperado del usuario (entrada a zonas con sombras de cobertura, como un garaje…)

• Vecindades mal definidas.

• Obstáculos (edificios, colinas, túneles…)

Para poder corregir los fallos que provocan las caídas por SS, se proponen los siguientes procedimientos:

• Plan de consistencia y chequeo de los parámetros de potencia (Bspwr,Maxpwr,etc.)

• Chequeo de las relaciones de vecindad. o Búsqueda manual sobre mapa de posible vecinas no definidas. o Programación de un NCS para detectar vecindades no definidas.

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• Buscar alarmas de posibles fallos de Hardware o ROE en las antenas.

• Programar un MRR.

o Revisión del Timing Advance TA para ver a qué distancia se está propagando el

nodo. En el caso de que el TA sea bajo puede ser necesario diseñar algún nodo indoor. En el caso de que el TA sea demasiado alto, hay que revisar sobre mapa las relaciones de vecindad con un radio mayor de búsqueda.

o Revisión de la distribución del RxLev. Puede identificar zonas con obstáculos que degraden la intensidad de señal.

• Realizar un Drive Test para revisar los niveles de RxLev sobre mapa e identificar posibles problemas de cobertura.

• Chequear el valor de LOWSSDL y LOWSSUL. Tienen que ser siempre menores que el nivel de ACCMIN.

• Revisión en campo de la instalación o Antena (tilt, azimut, altura…) o Feeders (realizar un seguimiento para detectar posibles CrossFeeders, cables

cruzados en los sectores)

6.2.3.2 Análisis caídas por Interferencia [BQ]

Las caídas por BQ (Bad Quality) suceden cuando el nivel de calidad de la señal disminuye hasta el punto de perder el servicio, normalmente debido a problemas por interferencias.

Los contadores de caídas BQ se incrementan cuando en el momento de la desconexión inesperada la calidad de la señal es inferior a los límites establecidos en los siguientes parámetros de la BSC:

• BADQDL = 55 (por defecto) • BADQUL = 55 (por defecto)

Las interferencias son el principal motivo de las caídas BQ, se puede encontrar dos tipos de interferencias:

• Internas (frecuencias co-‐canales o canales adyacentes mal definidas en la planificación) • Externas (otras transmisiones que pueden afectar a la banda de frecuencia de GSM,

como antenas de TV, radiodifusión, repetidores, etc.)


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Existen diferente motivos por el que se puede producir una caída por BQ, los más frecuentes son:

• Potencia de la BTS mal configurada (si la potencia no se regula bien, puede interferir en frecuencias co-‐canales).

• Plan de frecuencias mal definido (si se tiene la misma frecuencia en celdas cercanas, interfiere en ambas celdas).

• Fallos en el transmisor (la sensibilidad puede ser menor de la especificada).

• Problemas en los feeders (los cableados pueden verse afectados por agua o agentes corrosivos).

• Entorno del nodo (si el emplazamiento está cercano a lagunas, pueden crearse interferencias).

Para poder corregir los fallos que provocan las caídas por BQ, se proponen los siguientes procedimientos para analizar y poder evitar las Interferencias:

• Chequear si el KPI de DCR es más alto de lo habitual. Si existe alguna interferencia el rendimiento de las caídas será mucho mayor.

• Chequear el KPI de la Ecuación 10. KPI HO Success Rate 2G. Si existe alguna interferencia el rendimiento de HO, en especial con la celda co-‐canal interferida, estará muy degradado.

• Revisión de la configuración de la antena. Si la posición o la dirección de la antena no es la correcta, aunque el plan de frecuencias esté bien definido, se puede producir interferencia con alguna celda vecina.

• Si las caídas se producen en HO salientes por mala calidad se puede identificar con más facilidad la celda de donde procede la interferencia.

• Programar un FAS para poder localizar la frecuencia interferente.

• Una vez detectada la frecuencia interferente, se debe realizar un rediseño del plan de frecuencias para evitar las interferencias.

Si tras la comprobación y corrección del cambio de frecuencia no se ha solucionado el problema, la interferencia posiblemente sea de tipo externa.

131

Cuando se tiene una interferencia externa, se debe realizar una medida de Drive Test para analizar la fuente de la interferencia y, si corresponde, denunciar al organismo regulador.

6.2.3.3 Análisis caídas por Timing Advance [TA]

Las caídas por exceso de TA (Timing Advance), suceden cuando se produce una llamada caída y el valor del TA es superior al definido en el parámetro TALIM.

• TALIM = 62 (por defecto) • DCR TA -‐> TADROP > TALIM

Las principales causas por las que se puede producir una caída por TA son:

• Mala configuración de antena. Un tilt mal definido puede aumentar considerablemente el TA.

• Parametrización de potencia. Si se tiene excesiva potencia el TA puede ser mayor al límite definido.

• Definición de TALIM demasiado baja. Puede marcar falsas caídas por TA.

Para analizar y corregir las caídas por TA de un nodo, se puede seguir el siguiente procedimiento:

• Plan de consistencia de parámetros. En especial hay que comprobar los parámetros de potencia y los relacionados con el TA: o MAXTA (máximo TA permitido a un MS antes de considerarlo perdido, su valor por

defecto es 63). o TALIM (valor límite de TA para considerar una caída por TA).

• Si la celda tiene un radio de cobertura excesivo, se puede ajustar la antena variando el

tilt, la altura, el tipo de antena o la potencia.

Para los nodos ubicados en zonas rurales donde el área de cobertura es muy lejano, se puede utilizar una variante del parámetro TALIM utilizando los valores extendidos:

• MAXTA ext. = 0 -‐ 219

6.2.3.4 Análisis caídas por Sudden Loss [Sudden]

Las caídas por Sudden Loss suceden cuando la caída no es debido a ninguno de los 3 tipos de caídas que se han descrito, BQ, SS o TA, y no se obtienen resultados de medidas del MS.


132

Si tras un periodo establecido la red no puede recuperar la conexión con el MS, el contador TFSUDLOS incrementa y se contabiliza la caída como tipo Sudden Loss.

Los principales motivos de este tipos de caídas son por circunstancias de pérdida de cobertura, un claro ejemplo sería al entrar en un ascensor que provoca que la llamada se caiga repentinamente.

Las principales causas por las que se puede producir una caída por Sudden Loss son:

• Entorno complicado que puede perjudicar la cobertura severamente, como en el caso explicado anteriormente del ascensor.

• Interferencias. Si la interferencia es muy contundente puede producir una caída repentina que no se puede contabilizar como caída por BQ, y por lo tanto pasa a ser una caída por Sudden Loss.

• Comportamiento del usuario. Si el usuario desconecta la batería en el transcurso de una llamada, la caída se consideraría como Sudden Loss.

• Fallos de Hardware. Los MS y las BTS pueden fallar y perder la conexión produciendo una llamada caída repentina.

• Problema de Transmisión. Un fallo de sincronización o del enlace de la interfície ABIS, puede causar la interrupción de la llamada.

Para analizar y corregir las caídas por Sudden Loss de un nodo, se puede seguir el siguiente procedimiento:

• Chequear el parámetro de RLINKT (Radio Link Timeout) para entornos complicados como túneles. En estos casos aumentando el tiempo puede ayudar a aguantar un poco más la llamada antes de la caída.

• Chequear la sincronización y los enlaces ABIS para evitar posibles fallos.

• Chequear la localización de la caída con un Drive Test para determinar el obstáculo. En caso que la caída sea producida por mal uso del usuario, no hay ninguna solución.

• Chequear el KPI de HO, para determinar si las caídas se producen por culpa de problemas de handover entre 2 celdas.

133

6.2.3.5 Análisis caídas por Otras Causas [OC]

Las caídas por otras causas, como su nombre indica son la caídas que por otras causas distintas a las definidas anteriormente provocan que la llamada se caiga.

Alguna de estas otras causas pueden ser:

• Fallos en el Hardware.

• Alteraciones en la transmisión por fallos.

• Parámetros mal configurados. Si se tiene mal configurado el LAC (Location Area Code), esto provoca que el nodo tire las llamadas al no ubicarse en la BSC.

• Problemas en el MS.

• Interferencias en canal uplink (del MS a la BTS).

Para analizar las caídas por Otras Causas se puede seguir el siguiente procedimiento:

• Chequear los logs de error de la BTS para encontrar algún posible fallo.

• Comprobar las interferencias en el canal uplink de la celda. Si las caídas son muy frecuentes se puede medir en campo con un analizador las posible interferencias.

• Comprobar que no se están realizando actuaciones de mantenimiento en el nodo en el momento de las caídas. Se puede comprobar también para ello el contador de Downtime que indica si la celda ha estado indisponible en algún periodo de tiempo.

6.2.4 Análisis de Handover

El Handover es una función dentro de los sistemas móviles muy importante al permitir el traspaso de una comunicación entre varias celdas sin interrupción de la llamada.

Es una función que influye mucho en la integridad de la red. Si se tiene una tasa baja de éxito de Handovers el usuario de la red puede percibir una mala calidad.

El Handover se controla con un algoritmo de localización en la BSC, que se basa en las medidas recibidas en el MR (Measurement Report) que envía el MS en los canales SACCH.

Las medidas del MS que utiliza el algoritmo de localización son:

• DL Signal Strength


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• DL Quality • Signal Strength vecindades (las 6 mejores)

Las medidas de la BTS servidora que utiliza el algoritmo de localización son:

• UL Signal Strength • UL Quality • Timing Advance

En el capítulo anterior se ha definido el principal KPI que corresponde a la tasa de éxito de HO en 2G:

• Ecuación 10. KPI HO Success Rate 2G.

El KPI tiene en cuenta todos los HO que no han completado el traspaso a la celda vecina o que no han podido retroceder a la celda origen.

Los HO que no son satisfactorios y retroceden a la celda origen suelen ser un 1% del total. Si existen muchos HO que retroceden a la celda origen esto puede indicar:

• Existe un doublon. Cuando una celda vecina tiene el mismo BCCH y BSIC que la celda origen, se le denomina doublon.

• El tiempo durante el intento de HO hacia la celda nueva excede demasiado y da lugar a que la celda origen recupere la calidad para retroceder el traspaso.

Hay que tener en cuenta que los HO fallidos no son apreciados por el usuario, dado que un intento fallido de HO no implica una interrupción de la llamada. Pero si que pueden llegar a perjudicar a la integridad de la red si se desvía el tráfico a celdas que no son buenas candidatas.

Las principales causas por las que se pueden producir fallos en los Handover que degraden la red, son los siguientes:

• Parámetros de localización mal configurados. Si los parámetros no están bien puede que las mejores celdas no las considere como candidatas e intente realizar los handover con vecinas con menos probabilidad de éxito.

• Interferencias uplink. Los handover entrantes pueden fallar si la celda destino no es capaz de decodificar la trama enviada por el MS por culpa de la interferencia del canal.

• BA-‐List incompleta. Si falta alguna frecuencia de la lista de vecindades en la BA-‐List se pueden perder algunas de las mejores celdas candidatas.

• Existencia de doublons. Si existen 2 celdas con el mismo BCCH y BSIC, las medidas no se podrán distinguir y el MS puede intentar realizar el HO a una celda equivocada.

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• Lista de vecindades mal definida. Si es número de intentos de HO en una celda es demasiado bajo, es conveniente revisar si las vecinas están bien definidas.

• Fallos hardware en las estaciones. Puede provocar fallos en las relaciones de vecindad.

• NCCPERM mal definido. Este parámetro restringe el HO a vecindades por código NCC (Network Color Code).

• Parámetros de movilidad mal configurados. Puede provocar intentos de HO innecesarios.

• Congestión. Si un nodo está congestionado puede provocar el fallo de muchos intentos de HO al rechazar cualquier intento de acceso.

Para analizar las fallos de los HO se puede seguir el siguiente procedimiento:

• Chequear la vecinas no definidas ayudándose de la localización del nodo en mapa, o programando un NCS para identificar que celdas pueden ser candidatas y no están en la lista de vecindades.

• Chequear los doublons de la BSC y sus BSC colindantes, para encontrar celdas con los mismos BCCH / BSIC que pueden provocar que no se realice correctamente el HO.

• Revisar las congestión TCH de los nodos que pueden provocar que las celdas no puedan soportar HO de entrada y varíe el patrón de movilidad.

• Comprobar sectores cruzados, por mala instalación de los feeders. En este caso, las vecinas definidas por sector no corresponderán a los sectores físicos configurados.

• Comprobar interferencias en los nodos. Si existe interferencia en el canal uplink, las medidas enviadas en el MR no se podrán decodificar y no se llevará a cabo correctamente el proceso de HO.

• Comprobar exceso de vecindades. El límite se vecinas en 2G viene limitado por el número de frecuencias definidas en la BA-‐List que son 32. En las BSC con alta densidad de tráfico el tener más vecinas definidas de las necesarias puede perjudicar por sobrecarga de los procesadores de la BSC. La mejor opción es realizar una auditoría y eliminar todas las vecinas que sean innecesarias.

• Comprobar parámetros de movilidad. Es importante sobretodo definir bien las capas, para tener bien diseñados los patrones de movilidad de la red y optimizar el número de HO.


136

6.3 Casos prácticos 2G

Una vez visto todos los conceptos teóricos sobre los tipos de análisis y optimización de las redes 2G, se explican varios casos prácticos.

Los casos parten de la base de medidas Drive Test que una vez analizadas presentan problemas de caídas o bloqueos.

Procesando los logs con TEMS y ACTIX se analizan las causas de los eventos y se proponen posibles soluciones a implementar para solucionarlo.

6.3.1 Caso Práctico 1. Caída por baja cobertura

Site/Sector j-‐540/BAJ5401

Análisis

La llamada se inicia en la celda BAK5021 (BCCH=110, BSIC=71) con RxLev=-‐87, RxQual=3 y se encuentra a 4 Km de donde se produce el Drop. La llamada permanece en la celda durante 7 segundos, hasta que por degradación del nivel realiza un HO con la celda BAJ5401 (BCCH=124, BSIC=72) como se puede ver en la Figura 75. Al realizarse el HO, la nueva celda posee un nivel de -‐87 dBm pero una calidad de 7. Al tener la calidad tan baja tras 20 seg. la llamada termina cayendo.

Causa

Llamada caída por baja cobertura. En este caso se identifica que la causa de la caída es por mala cobertura porque el indicador RxQual de la celda donde está cursando la llamada disminuye drásticamente. Se alcanza el nivel de peor calidad sin dar tiempo a realizar un traspaso de llamada a otra celda y termina cayendo la llamada.

Propuesta Este caso es un claro ejemplo de caída por degradación del nivel de cobertura. Se propone realizar un cambio de tilt para mejorar la cobertura de la celda BAK5021.

Orden Trabajo

Se propone aplicar 2 grados de uptilt a la celda BAK5021 con el fin de que dicha celda mejore la cobertura en la zona de la caída.

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Figura 75. Caso Práctico 1 -‐ 2G. Caída por baja cobertura.

6.3.2 Caso Práctico 2. Caída por fallo de HO

Site/Sector f-‐077/CUF0771

Análisis

La llamada se origina en el sector CUF0771 (BCCH = 81 / BSIC = 31) bajo condiciones de radio poco favorables (RxLev: -‐94 dBm y RxQual: 5). Durante 11 segundos la llamada se mantiene en este sector con niveles de señal entre -‐95 y -‐98 dBm y RxQual entre 2 y 6. A partir de este punto se terminan de degradar tanto la señal como la calidad y transcurridos 16 segundos se cae la llamada. En este período, e incluso algunos segundos antes, se observa al sector CUR0241 (BCCH = 73 / BSIC = 76) con mejores niveles de señal, pero no se ejecuta ningún handover.

Causa

Llamada caída por problema de Handover. En este caso se identifica que la causa de la caída es un fallo de HO por mala parametrización de vecindades. Observando el escenario donde se produce la caída si los parámetros de vecindad se hubieran definido con mayor flexibilidad antes de realizar la caída se habría realizado un traspaso de la llamada por HO hacia alguna de las celdas vecinas con mejores condiciones radioeléctricas.

Propuesta Ajuste de parametrización de vecindades para mejorar el handover.

Orden Trabajo

Flexibilizar la parametrización de handover entre los sectores CUF0771 y CUR0241, aumentando el parámetro bqoffset y bajando el awoffset entre las 2 celdas para favorecer el HO entre ellas.


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Figura 76. Caso Práctico 2 -‐ 2G. Caída por fallo de HO.

6.3.3 Caso Práctico 3. Caída por Interferencia

Site/Sector r-‐040/CUR0400

Análisis

La llamada se origina con el sector ABL2981 (BCCH = 78 / BSIC = 36) con niveles aceptables de señal (RxLev: -‐84 dBm y RxQual: 0). La llamada transcurre con estos niveles durante unos 30 segundos. En este tiempo se pueden observar varias vecinas en la zona que también presentan buenos niveles (ABL1181 BBCH/BSIC/RxLev 67/65/-‐82 dBm, CUF0541 69/1/ -‐82 dBm, CUR0400 72/55/-‐84 dBm, CUF1072 79/26/-‐85 dBm, ABL2982 75/5/-‐81 dBm). En algunos momentos de la llamada se llega a observar el sector CUF0541 con niveles de -‐75 dBm, aunque después la intensidad de la señal se va difuminando. Una vez superados estos 30 segundos, estos sectores presentan condiciones similares sobre los -‐90dBm y RxQual entre 5 y 6. Pasados 8 segundos se realiza una petición de handover al sector CUR0400 BCCH/BSIC 72/55 y aunque en un principio se obtiene un mensaje de handover complete por parte de la red, en menos de un segundo se obtiene otro mensaje del tipo handover failure indicando "protocol error unspecified" e inmediatamente después se cae la llamada. El sector que mejores condiciones posee en ese momentos es el CUF1071 BCCH/BSIC 71/65 siendo este un canal adyacente del sector CUR0400, por lo que la caída de la llamada por handover failure ha sido producida por la interferencia entre estas dos celdas. También es importante destacar que por esta zona existe otra interferencia de canal adyacente entre los sectores ALB2981 canal 78 y CUF1072 canal 79.

Causa Llamada caída por Interferencia. En este caso se identifica que la causa de

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la caída es por interferencia porque existen canales adyacentes a la celda servidora con buena señal que interfieren y provocan la pérdida de comunicación en el proceso de HO de manera repentina. Normalmente cuando el sistema especifica que el fallo se debe a un error desconocido es un indicativo de problemas con interferencias.

Propuesta Estudio de interferencias programando un FAS y reasignación de frecuencias.

Orden Trabajo

Programación de FAS. Realizar un nuevo plan de frecuencias para la zona ya que existen dos pares de sectores que presentan canales adyacentes (71 – 72) y que provocan interferencia.

Figura 77. Caso Práctico 3 -‐ 2G. Caída por Interferencia.

6.3.4 Caso Práctico 4. Bloqueo por baja cobertura I

Site/Sector r-‐046 / CUR0460

Análisis

La llamada hace el intento de originar con el sector CUR0460, pero como se puede ver en la Figura 78 las condiciones de radio en la zona son bastante malas; RxLev: -‐99 dBm y RxQual: 7. En el mapa se observa una zona extensa que no posee ninguna celda. Puede parecer que el sector CUL2512 debería ser el candidato para conectarse pero según la topología de la zona existe una pequeña colina que no deja propagar su señal hasta la zona del bloqueo. Por otro lado el sector con mejor orientación a la zona del bloqueo es el CUR0310, pero se encuentra a unos 16Km de distancia por lo que difícilmente podrá cursar la llamada.

Causa Llamada bloqueada por baja cobertura. En este caso se identifica que la causa del bloqueo de llamada es debido a que la zona donde se intenta


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establecer la llamada no tiene ninguna celda cercana que brinde suficiente cobertura para poder conectarse. La celda más cercana no tiene visión directa por culpa de la orografía del terreno.

Propuesta

De estar correcta la orografía del terreno es recomendable la implementación de un nuevo sitio para poder brindar cobertura a una zona de la carretera que en estos momentos se encuentra con muy mala señal.

Orden Trabajo

Instalación de nuevo emplazamiento para dar cobertura a una zona de sombra en la carretera.

Figura 78. Caso Práctico 4 -‐ 2G. Bloqueo por mala cobertura I.

141

6.3.5 Caso Práctico 5. Bloqueo por baja cobertura II

Site/Sector r-‐019 / CUR0190

Análisis

Como se puede ver en la Figura 79, la zona donde se produce el bloqueo presenta tres sectores que brindan cobertura; CUR0190, CUB0620 y el CUR1522, aunque ninguno es dominante sobre los otros. En este caso se trató de originar con el CUR0190 que fue el que se degradó rápidamente, RxLev: -‐96 dBm y RxQual: 7, y no permitió que se originase la llamada.

Causa

Llamada bloqueada por baja cobertura. En este caso se identifica que la causa del bloqueo de llamada es debido a que ninguna de las celdas candidatas para establecer una llamada tiene suficiente nivel de cobertura .

Propuesta

La optimización de la zona se debería basar en el sector CUR1522 que es el que posee una antena más directiva y con el que se podría ganar unos dB que le permitan ser dominante en la zona. Para conseguir esto se puede proponer dos acciones. Si se tiene una antena con mayor ganancia que la actual, realizar el cambio de antena. En caso contrario, quitarle tilt al sector para conseguir mayor propagación.

Orden Trabajo

Cambio de antena en el sector CUR1522 por una que posea mayor ganancia. Quitar 2º de tilt (+2º uptilt) al sector CUR1522


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Figura 79. Caso Práctico 5 -‐ 2G. Bloqueo por mala cobertura II.

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7 Optimización de redes 3G

En la optimización de redes 3G, al igual que para el caso del 2G visto en el capítulo anterior, se puede definir el siguiente ciclo de vida del proceso de optimización:

• Identificación del problema • Análisis • Optimización • Cambios • Verificación de rendimiento

En la Figura 80 se puede ver un esquema del ciclo de vida del proceso de optimización:

Figura 80. Ciclo de vida del proceso de optimización.

En este capítulo dedicado a la optimización de redes 3G, se van a definir una lista de acciones a realizar para analizar y optimizar las redes UMTS.

Esta lista engloba la mayoría de casos que un ingeniero de redes móviles puede encontrarse a la hora de optimizar una red 3G. La mayoría de los análisis parten de medidas Drive Test o de estadísticas de OSS.

Iden�ficación del problema de rendimiento

Análisis de la información (DT, OSS, KPI)

Op�mización (Parámetros, HW...)

Propuesta de cambios

Ejecución de los cambios

Evaluación y monitorización del

rendimiento


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Para finalizar este capítulo se verán algunos casos prácticos de optimización 3G donde se analizarán llamadas caídas y bloqueadas en redes 3G.

7.1 Análisis y optimización 3G

En este apartado se definen las mayoría de actividades que comprende un proceso de optimización de redes 3G.

Para cada actividad se explica la metodología necesaria para adquirir la información, el análisis de cada problemática, las causas más frecuentes y las propuestas de optimización.

Las acciones de optimización de redes 3G que se van a definir son las siguientes:

• Planes de consistencia • Revisión de cobertura y calidad • Revisión de SC • Identificación de vecinas no definidas • Análisis de Pilot Pollution • Análisis de Interferencia en Downlink • Análisis de Interferencia en Uplink • Análisis de Sectores Cruzados • Análisis de Llamadas Bloqueadas • Análisis de Llamadas Caídas

7.1.1 Planes de consistencia

El objetivo de la realización de los planes de consistencia es encontrar discrepancias en la parametrización o configuración de los equipos que puedan causar problemas en el rendimiento de la red.

La metodología a usar para realizar los planes de consistencia parte de la base de la obtención de un export de red.

En estos export se realiza un volcado de todos los parámetros radio cargados en los equipos. Además también se pueden consultar la lista de vecindades definidas, entre otras informaciones.

Una vez adquirido los export, se realiza una comparativa de los valores cargados con los diseñados inicialmente. Normalmente se tiene una plantilla definida por el vendor o por el operador que define todos los valores a cargar en los equipos.

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En esta comparativa se tiene que tener en cuenta el listado de excepciones, que son aquellos parámetros que no cumplen con la plantilla, ya sea porque son equipos de diseños especiales, o porque tras su integración se han tenido que ajustar para mejorar el rendimiento.

En cuanto a las vecindades uno de los chequeos que se suele realizar es de las vecinas one way, que son aquellas vecinas que solo se han definido en un sentido y que, por lo general, les falta definir su reciprocidad.

Los planes de consistencia son útiles cuando se detectan KPIs que tienen degradaciones. Una vez identificado el KPI degradado se puede estimar que posibles parámetros radio pueden ser los problemáticos. Por ejemplo, si se tiene un HO Success Rate bajo esto indica que se pueden tener problemas de relaciones de vecindad o de parámetros de control de potencia. O por ejemplo, en el caso que la Accesibilidad está degradada se puede tener un problema en la configuración de la capacidad o en el control de admisión, etc.

Para solucionar estos problemas y evitar degradaciones, basta con encontrar las discrepancias entre los parámetros radio diseñados y los configurados y realizar su corrección, siempre teniendo en cuenta la lista de excepciones.

7.1.2 Revisión de cobertura y calidad

El objetivo de la revisión de la cobertura es verificar que la potencia (RSCP) y la calidad (EcNo) del canal piloto corresponden a la diseñada en una zona determinada.

Esta revisión es importante porque permite determinar si existen zonas con sombra de cobertura como en la Figura 81.

Figura 81. Ejemplo de sombra de cobertura en TEMS.


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Los casos de sombras de cobertura suelen deberse a potencias de CPICH demasiado bajas o malas configuraciones de tilt.

En la Figura 82 se puede ver una gráfica que, en función de la potencia y la calidad, define las zonas con problemas por sombras de cobertura:

Figura 82. Sombra de cobertura.

La metodología a usar para realizar la revisión de cobertura se basa en medidas de Drive Test y en su procesado para representarlo sobre mapa.

Se suele utilizar la herramienta MapInfo, que es muy útil para representar los plots del recorrido DT con los niveles de RSCP y EcNo en una escala de colores.

En la Figura 83 se puede ver un ejemplo de un recorrido DT con su plot de niveles de calidad EcNo.

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Figura 83. Plot cobertura EcNo.

La medición de niveles de cobertura permite el análisis de:

• Nodos caídos • Falta de nodos • Relaciones de vecindad no definidas • Implementación de antena incorrecta • Mala configuración y posición de antena • Pérdidas en los feeders

Estos problemas se pueden resolver de las siguiente manera:

• Revisión del Hardware de los nodos caídos • Recomendación de implementación de nuevos nodos • Optimización de las relaciones de vecindad • Recomendación de nuevo tipo de antena o reconfiguración de tilt o azimut • Cambio por un feeder mayor


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7.1.3 Revisión de Scrambling Code (SC)

El objetivo de la revisión de los Scrambling Code (SC) es comprobar que todas las celdas están radiando con el SC diseñado y, de paso, detectar posibles co-‐SC mal diseñados que puedan provocar interferencias en el canal uplink.

La metodología a usar para realizar la revisión de SC, al igual que en la revisión de la cobertura, se basa es medidas de Drive Test representadas sobre mapa.

En esta caso interesa representar un plot con los niveles de Scanner de Ec o EcNo para cada SC y verificar su área de cobertura.

En la Figura 84 se puede ver un ejemplo de un plot que representa los niveles de Ec de un determinado SC.

Figura 84. Plot cobertura SC.

Como se puede ver en la imagen, se representan los niveles de Ec del SC que se propaga por el sector pintado en rojo. Se puede apreciar que hay muestras propagadas demasiado lejos y esto puede indicar que existe una mala configuración de antena o que puede existir un Co-‐SC configurado en algún nodo cercano.

Es importante identificar los problemas de los Co-‐Scrambling Code porque son la principal causa de las interferencias en el canal uplink.

Si existen dos sectores cercanos radiando con un mismo SC, cuando el UE intente enviar el reporte de medida de una de las celdas para añadirla al AS (Active Set), la RNC no sabrá diferenciar la celda porque tendrá dos celdas configuradas con el mismo código.

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En la Figura 85 se puede ver un esquema del problema de los co-‐SC:

Figura 85. Ejemplo de co-‐Scrambling Code

La medición de niveles de SC permite el análisis de:

• Configuración de SC incorrecta según diseño • Implementación de antena incorrecta • Cross feeders (sectores cruzados)

Para resolver estos problemas se procede de las siguiente manera:

• Revisión y cambio del SC configurado • Revisión de las antenas, tilt, azimut y corrección • Chequeo en la estación de las tiradas de cable para detectar una posible mala

instalación que cruce los cables.

7.1.4 Identificación de vecinas no definidas

El objetivo de este punto de acción es la de encontrar posibles vecindades no definidas en la lista de vecindades de una celda que pueda provocar caídas en llamadas de voz y/o datos, o que pueden ayudar a descongestionar otras celdas vecinas.

Para encontrar las celdas vecinas no definidas se suelen utilizar 2 métodos:

• WNCS • DT (Medidas de Scanner)


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El WNCS (WCDMA Neighbouring Cell Support) es una herramienta de RNO que nos ayuda a identificar las vecindades mal definidas de una celda.

La herramienta WNCS permite evaluar fácilmente si se tienen celdas definidas que no han realizado ningún intento de HO en un determinado tiempo y que por la tanto pueden ser excluidas de la lista de vecindades de la celda. Y por otro lado, también puede identificar aquéllas celdas vecinas que están recibiendo señal de la celda de interés y que no están definidas en la lista de vecindades.

Otro método utilizado para identificar vecinas no definidas es utilizando las medidas de Drive Test. En concreto utilizando la información que mide el scanner del CPICH se puede evaluar en cualquier momento del recorrido si se está recibiendo una señal de SC con suficiente potencia y calidad y que no está apareciendo en el listado de celdas monitorizadas de un celda.

En la Figura 86 se puede ver un ejemplo de TEMS de evaluación de una Missing Neighbor.

Figura 86. Ejemplo de detección de Missing Neighbor.

Como se aprecia en el gráfico, la vecina con SC = 0 no está definida en la lista de vecindades y en cambio tiene mejor potencia y calidad que el SC = 48 que sí está definida.

La identificación de vecinas no definidas permite el análisis de:

• Vecindades que faltan por definir en la lista de vecindades de una celda. • Vecindades que se pueden excluir de la lista de vecindades de una celda.

Para resolver estos problemas se procede de las siguiente manera:

• Definición de nuevas celdas en al lista de vecindades • Borrado de vecinas existentes por no ser necesarias.

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La lista de vecindades en 3G viene limitada por 65 definiciones de relaciones de vecindad teniendo en cuenta la vecinas 3G2G y las 3G3G tanto inter-‐relation (entre celdas con diferente portadora), como intra-‐relation (de la misma portadora).

En el caso de detectar que una celda necesita definir una nueva vecina y la celda esté excediendo el límite de 65 vecindades, se suelen borrar vecinas basándose en un export de HO.

El export de HO indica en el acumulado de unos días el número de intentos de HO de la celda con todas sus vecindades definidas. Aquéllas vecindades con menos intentos de HO son las primeras que se podrán borrar para liberar espacio en la lista de vecindades.

7.1.5 Análisis de Pilot Pollution

El Pilot Pollution como se ha visto en apartados anteriores, es un tipo de interferencia y se define como la degradación de la celda servidora debido a la presencia de otras señales piloto que se reciben con niveles de potencia similar, pero que no contribuyen constructivamente a la recepción del señal (no están incluidas en el Active Set).

El Pilot Pollution se suele dar cuando el número de pilotos excede el número máximo de AS. La Ecuación 27. Contador Pilot Pollution. indica cuando se puede dar este caso:

𝑃𝑖𝑙𝑜𝑡 𝐶𝑜𝑢𝑛𝑡 𝐸𝑐𝑁𝑜

≥𝐸𝑐𝑁𝑜!"#$%&'

− 𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠ℎ𝑜𝑙𝑑 > 𝐴𝑆!"#$

Ecuación 27. Contador Pilot Pollution.

En función del tamaño del AS y del threshold se estima una probabilidad de encontrar interferencias por Pilot Pollution, en la Figura 87. Tabla de la distribución del Pilot Pollution. se puede ver esta distribución:

Figura 87. Tabla de la distribución del Pilot Pollution.


152

En la Figura 88. Pilot Pollution. se puede ver un ejemplo donde se aprecia que la señal puede sufrir un caso de interferencia por Pilot Pollution. Como se puede apreciar existe una determinada área donde cuatro señales piloto con niveles EcNo similares exceden el número máximo de AS (normalmente 3), por lo que habrá alguna señal que no contribuirá constructivamente a la recepción del señal produciendo el fenómeno de Pilot Pollution.

Figura 88. Pilot Pollution.

Una de las principales causas del Pilot Pollution es la mala configuración del número máximo del AS y del threshold.

En la Figura 89 se puede ver un análisis de Pilot Pollution para MaxAS = 3 y threshold = 3.

153

Figura 89. Ejemplo de análisis de Pilot Pollution en TEMS.

En la figura anterior se puede apreciar en rojo todas las zonas donde existe Pilot Pollution por exceder el número de pilotos al MaxAS definido.

Una posible solución es realizar un estudio y optimizar el tamaño del AS para cada zona y eliminar las posibles interferencias por Pilot Pollution.

Otras posible causa importante del Pilot Pollution es la configuración de las antenas. En la Figura 90 se aprecia como el sector sombreado en azul (SC = 10) tiene una antena que radia con demasiada potencia por un lóbulo secundario.


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Figura 90. Análisis en TEMS de Pilot Pollution II.

En este caso la solución para eliminar el Pilot Pollution es la de reconfigurar la antena:

• Cambio de tilt eléctrico y mecánico. (Normalmente el tilt eléctrico positivo aumenta la directividad de la antena disminuyendo los lóbulos secundarios)

• Cambio de azimut. • Cambio de modelo de antena. • Cambio de emplazamiento.

7.1.6 Análisis de Interferencia en Downlink

Un tipo de interferencia es la que se suele dar en los canales downlink, es decir, en la comunicación de la estación al terminal móvil.

Las interferencias en Downlink se pueden identificar fácilmente porque presentan los siguientes síntomas:

• Recepción EcNo del canal piloto por debajo de -‐16 • Recepción RSCP del canal piloto mayor a -‐100 dBm (suficiente para mantener

comunicación) • Nivel de RSSI elevado • Elevado número de caídas (Drop Calls)

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Uno de los principales análisis para detectar la interferencia en downlink es la de encontrar un canal piloto no deseado que esté radiando con mejor niveles de calidad que los canales deseados. En la Figura 91 se puede apreciar un ejemplo:

Figura 91. Ejemplo de interferencia en canal downlink.

Como se aprecia en la gráfica la señal punteada en gris es la mejor celda y se compone por los trozos de señal de los canales pilotos que pertenecen el AS con mejor nivel de EcNo.

En la gráfica existe una señal azul con mejores niveles de EcNo que el resto de señales pero, al no pertenecer al AS, en los casos en que el resto de señales están por debajo de EcNo < -‐16; la señal azul no estará contribuyendo constructivamente, sino que estará creando una interferencia en el canal downlink.

Los problemas de interferencias en canal downlink debido a casos como el ejemplo anterior se puede solucionar de la siguiente manera:

Solución I: Añadir el canal piloto al listado de celdas vecinas.

Al pasar a ser una celda dentro del AS, el canal piloto interferente se convertirá directamente en una señal útil. En la Figura 92 se puede ver como quedaría la gráfica con la aportación positiva del nuevo canal piloto.


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Figura 92. Solución I. Interferencia de canal downlink.

Algunas desventajas de esta solución pueden ser:

• Al añadir la celda como vecinas se aumentará el número de HO. • Si la nueva celda tiene los niveles altos por sobrealcance, puede que la configuración

de sus vecinas no tengan ninguna celda cercana y provoque caídas.

Solución II: Reconfiguración de la antena del canal piloto interferente para eliminar el sobrealcance.

En la Figura 93 se puede ver el efecto de variar el downtilt eléctrico de la antena interferente.

Figura 93. Solución II. Interferencia de canal downlink.

En la imagen anterior se puede ver que al variar el downtilt, se reduce la cobertura en la dirección deseada pero al mismo tiempo se reduce la señal interferente por el lóbulo secundario. De esta manera se consigue eliminar la cobertura en la zona roja que es la perjudicada por la interferencia.

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La parte negativa de esta solución es que al reducir la cobertura en la dirección deseada se pueden crear sombras de cobertura. Por este motivo es importante evaluar si está solución es óptima o, por el contrario, puede crear más problemas al elevar el número de caídas en la dirección deseada.

Solución III. Bajar la potencia del canal piloto (CPICH Power)

Al disminuir la potencia del canal piloto, reducimos la cobertura en la dirección deseada y en el lóbulo secundario.

A diferencia de la solución anterior, el lóbulo secundario no desaparece pero si que disminuye la potencia por lo que dejará de producir la interferencia. En la Figura 94 se puede apreciar el efecto de disminuir el CPICH Power.

Figura 94. Solución III. Interferencia de canal downlink.

Al disminuir la potencia del piloto, el resto de canales comunes también disminuirán porque su parametrización se recalcula en función de la potencia del canal piloto.

Esta solución deberá ser temporal ya que al reducir la potencia del piloto se pueden dar los siguiente inconvenientes:

• Sombra de cobertura al reducir la potencia • Canal uplink no balanceado • Canal DL DCH disminuye su potencia máxima permitida • Celdas vecinas absorben más tráfico


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Solución IV. Optimizar parámetros de capacidad DL en la RNC.

Otra posible solución para reducir la interferencia es la de optimizar los valores threshold de algunos parámetros de capacidad del canal downlink, algunos de estos parámetros pueden ser:

• maxTxPowerDL (potencia máxima permitida en downlink) • pwrAdm (potencia necesaria para admisión) • pwrAdmOffset (offset permitido en la potencia necesaria para la admisión de

llamadas)

Al disminuir el valor de estos parámetros se reduce directamente el nivel de interferencia, pero por contrapartida se compromete directamente la capacidad al disminuir la máxima capacidad permitida provocando bloqueos en el tráfico.

En la Figura 95 se puede ver un esquema de cómo influyen la variación de estos parámetros a la potencia en downlink en función del tipo de tráfico.

Figura 95. Esquema uso de potencia en downlink.

Esta opción es la que mayor inconvenientes tiene de las cuatro propuestas ya que puede provocar fácilmente que se generen bloqueos en la celda al no tener suficiente capacidad.

7.1.7 Análisis de Interferencia en Uplink

El objetivo de este análisis es encontrar situaciones en que se produzca interferencia en el canal uplink, es decir, entre el terminal móvil y la estación base.

Las interferencias en el canal uplink aumentan el número de llamadas caídas. Para detectar fácilmente esta interferencia se puede chequear el contador pmAverageRSSI, que indica el nivel de RSSI que recibe la estación base.

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Los niveles de RSSI se consideran como posible interferencia cuando superan los -‐95 dBm.

Otra manera de encontrar este tipo de interferencias es basándose en medidas de DT. En los mensajes de capa 3 se puede chequear en los mensajes de SIB 7 (System Information Block 7) la información de los niveles de interferencia en el canal uplink.

En la Figura 96 se puede ver una captura donde indica que la muestra analizada en TEMS tiene una interferencia RSSI de -‐86dBm.

Figura 96. Captura de TEMS (SIB7)

Las interferencias en el canal uplink suelen darse por los siguientes motivos:

• Terminal móvil demasiado lejos de la estación, por lo que la potencia de transmisión móvil es demasiado elevada causando al interferencia.

• Demasiado número de usuarios conectados en modo comprimido (estado activado por el evento 2d en el que el terminal crea huecos en la trama WCDMA y permite realizar medidas en 2G para evaluar un posible HO-‐IRAT de 3G a 2G gestionado por el evento 3a)

• Mala parametrización de la potencia del canal piloto que implica una transmisión de potencia elevada en los terminales móviles.

Para solventar las interferencias en uplink se proponen las siguientes actuaciones:

• Optimizar la cobertura de la red. • Optimizar el tiempo y el número de terminales que pueden entrar en modo

comprimido. • Balanceo de los parámetros de potencia de los canales piloto entre las celdas.


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• Gestión de los threshold de capacidad (usando el ajuste de parámetros de control de admisión en uplink).

Para gestionar los threshold de capacidad en uplink se pueden ajustar los siguientes parámetros en la RNC:

• aseAdmUl • aseAdmUlOffset • beMargAseUl

El concepto ASE (Air Interface Speech Equivalent) de un radiolink, se define como el equivalente de carga en la interfície aire de un radiolink de voz (12.2 kbps, 50% carga).

Los parámetros ASE en el canal uplink se encargan de controlar la admisión de las llamadas y se parametrizan para evitar un riesgo de sobrecarga en el canal uplink.

Si se reducen los anteriores parámetros se aumenta la cobertura de la celda y al mismo tiempo se reduce la interferencia de los terminales. Como contrapartida, al disminuir los niveles de threshold se reduce la capacidad y se puede llegar a producir bloqueos.

En la Figura 97 se puede ver un esquema de cómo influye la variación de estos parámetros a la capacidad en uplink en función del tipo de tráfico.

Figura 97. Esquema uso de ASE en uplink.

En la figura anterior se puede ver que cuanto menor son los valores de aseAdm, la probabilidad de bloqueo de llamada es mayor. Por lo que en el caso de elegir esta opción para reducir la interferencia en uplink, habrá que balancear para encontrar el equilibrio entre los bloqueos y la interferencia en el canal uplink.

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7.1.8 Análisis de Sectores Cruzados

Uno de los errores típicos en la instalación de antenas es el de los sectores cruzados. Este caso se da cuando se instalan los feeders erróneamente y se cruzan o se solapan los cableados de transmisión con los de recepción, o se juntan cableados de diferentes sectores.

Estos errores generan grandes degradaciones de la red, crean interferencias, bloqueos y caídas en las llamadas en UMTS. Los principales síntomas de los sectores cruzados son:

• Interferencia en downlink elevada • Potencia de transmisión del terminal ligeramente elevada • Fallos en la configuración de conexión o en los procedimientos de sincronización en

uplink • Poca cobertura en downlink • Fallos de HO • Cobertura de SC errónea

A continuación se detallan los errores más comunes de los sectores cruzados, y se describen los principales síntomas en la red para poder detectarlos.

El patrón de instalación correcto de los feeders en una antena de 2 sectores es el de la Figura 98.

Figura 98. Patrón de instalación de feeders correcto.

Como se puede ver la imagen anterior cada sector tiene cableado la transmisión y la recepción por el mismo canal. Una vez llegan al sistema radiante cada cable se conecta a su correspondiente boca de la antena.


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7.1.8.1 Sectores cruzados. Caso I.

En este caso como se puede ver en la Figura 99 los feeders tienen intercambiados los cables de transmisión.

Figura 99. Sectores cruzados. Caso I.

El caso de los sectores cruzados en transmisión (downlink) es el más sencillo de detectar con el análisis de DT. Al estar cruzada la transmisión, con las medidas de scanner en campo se puede apreciar fácilmente que los SC del canal piloto está radiando de forma cruzada.

A nivel de rendimiento de red, se pueden observar los siguientes síntomas:

• Fallos de HO entrantes desde otras celdas por definición de vecindades errónea (SC intercambiados).

• Fallos de conexión o problemas en la sincronización de los canales uplink.

7.1.8.2 Sectores cruzados. Caso II.

En este caso como se puede ver en la Figura 100 que el cable de transmisión de la celda B está intercambiado con el cable de recepción de la celda A.

Figura 100. Sectores cruzados. Caso II.

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Para este caso utilizando las medidas de scanner del DT se puede identificar de las siguientes maneras:

• SC del canal piloto cruzado (SC del sector B se transmite por el sector A) • Sombra de cobertura (no hay SC de canal piloto en el sector B) • Alto nivel de interferencia en downlink (nivel alto de RSSI y bajo EcNo)


• El terminal intenta conectarse a la celda B en el área de cobertura de la celda A. Podrá fallar tanto la configuración de conexión como el procedimiento de sincronización en uplink.

• El terminal intenta realizar un HO hacía la celda B en el área de cobertura de la celda A. El intento de HO siempre fallará debido a problemas en la sincronización en uplink.

• Debido a la interferencia en uplink (RSSI) el terminal transmitirá con una potencia más alta de lo normal.

• Aumento de las llamadas caídas en la zona de cobertura de la celda B debido a la sombra de cobertura.

7.1.8.3 Sectores cruzados. Caso III.

En este caso como se puede ver en la Figura 101 que el cable de recepción de la celda B está intercambiado con el cable de recepción de la celda A.

Figura 101. Sectores cruzados. Caso III.

Analizando el rendimiento de la red, se puede detectar que tanto en la zona de cobertura de la celda A como de la celda B, el terminal intenta conectarse con una potencia ligeramente elevada debido a la interferencia en uplink que se genera (RSSI).


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7.1.8.4 Sectores cruzados. Caso IV.

En este caso como se puede ver en la Figura 102 ambos cables de recepción de la celda A y B está intercambiados.

Figura 102. Sectores cruzados. Caso IV.

Analizando el rendimiento de la red, se puede detectar que para ambas celdas el terminal no podrá conectarse por fallos en la configuración de conexión y además tendrá fallos de sincronización en el canal uplink. Al mismo tiempo, debido a los problemas de sincronización del canal de recepción, la tasa de fallos de HO de entrada será elevada en ambas celdas.

7.1.8.5 Sectores cruzados. Caso V.

En este caso como se puede ver en la Figura 103 los cables de transmisión y recepción de la celda B está intercambiados, por los cables de recepción de ambas celdas.

Figura 103. Sectores cruzados. Caso V.

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Utilizando las medidas de scanner del DT, este caso se puede identificar de las siguientes maneras:

• SC del canal piloto cruzado (SC del sector B se transmite por el sector A) • Sombra de cobertura (no hay SC de canal piloto en el sector B) • Alto nivel de interferencia en downlink (nivel alto de RSSI y bajo EcNo)


• La conexión a la celda A y el proceso de sincronización en uplink fallarán. • Si el terminal se desplaza a la zona de cobertura de la celda B, posiblemente se

producirá una caída al encontrarse una sombra de cobertura. • Los HO de entrada hacia la celda A fallarán debido a los problemas de sincronización

en uplink. • Debido a la interferencia en uplink (RSSI) en la celda B el terminal transmitirá con una

potencia más alta de lo normal.

Para concluir este apartado se propone la única solución posible a estos problemas de sectores cruzados que es la de descruzar y cablear todos los feeders como corresponden para evitar la degradación de la red.

7.2 Casos prácticos 3G

Para completar el capítulo de optimización de las redes 3G, se explican varios casos prácticos que sirven para analizar bloqueos y caídas de llamadas.

Todos los casos parten de medidas de Drive Test, que una vez medidos se reproducen en TEMS para analizar las causas de los eventos, ya sean bloqueos o caídas de la llamada en la red 3G, y diagnosticar su problema.

7.2.1 Análisis de Llamadas Bloqueadas

Los bloqueos en las llamadas se producen durante el proceso del call setup y pueden venir originados por diferentes causas:

• Mala definición de vecindades • Mala cobertura • Terminal inoperativo • Congestión • Fallo en la sensibilidad del terminal


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En los siguientes apartados se puede ver un ejemplo práctico para cada tipo de bloqueo de llamada.

7.2.1.1 Bloqueo de llamada 3G. Mala definición de vecindades.

Este tipo de bloqueo se debe a una mala definición de relaciones de vecindad.

Se puede dar la situación en que al no tener definida una posible celda como vecina, en el caso de que esta tenga mejor señal que la celda servidora, creará una interferencia que degradará la calidad de la celda servidora llegando a interrumpir el proceso del call setup y provocando un bloqueo de llamada.

Figura 104. Bloqueo 3G. Mala definición de vecindades

La Figura 104 es un ejemplo práctico donde se produce un bloqueo por falta de definición de vecindad.

En el análisis de este bloqueo se puede apreciar que la llamada en un principio está enganchada en al celda 49046 (SC = 387) con una señal de CPICH RSCP de -‐90dBm e intenta realizar un proceso de conexión. Al mismo tiempo la celda 48007 (SC = 451) se convierte en la celda con mejor señal de intensidad con un CPICH RSCP de -‐84 dBm.

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La celda 48007 no está definida en la lista de vecindades de la celda 49046 y esto provoca que la nueva celda no pueda añadirse al Active Set. Este hecho se puede apreciar en TEMS dentro de la ventana Serving / Active Set, donde se ve que la celda 48007 está clasificada como DN (Missing Neighbor Detection) y no como AS (Active Set).

Al no formar parte del Active Set, la contribución de la señal de la nueva celda 48007 se convierte en una interferencia para el canal piloto de la celda 49046.

Esta interferencia del piloto provoca que la calidad de la celda donde se está produciendo el call setup disminuya y no se pueda completar el proceso de call setup produciendo el bloqueo de llamada.

En la ventana de Events de TEMS, se puede apreciar el mensaje de RRC Connection Abnormal seguido del mensaje de Blocked que indica que el intento de llamada ha sido bloqueado.

Para solucionar este tipo de caídas, basta con añadir al listado de vecindades las celdas vecinas que contribuyen con una señal mejor que la celda servidora. Para realizar esta operación se puede utilizar la herramienta WNCS que partiendo de estadísticas reales de HO realiza un estudio de las relaciones de vecindad que faltan y las que se pueden eliminar.


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7.2.1.2 Bloqueo de llamada 3G. Mala cobertura

Este tipo de bloqueo se debe a un entorno con mala cobertura donde se intenta realizar una llamada.

Figura 105. Bloqueo 3G. Mala cobertura

La Figura 105 es un ejemplo práctico donde se produce un bloqueo por mala cobertura en la zona.

En este caso como se puede ver en la ventana Events que el terminal intenta realizar una inicio de llamada. Se puede apreciar en TEMS, dentro de la ventana Serving / Active Set, que la celda a la que se está intentando conectar (SC=322) según las medidas que reporta el terminal tiene unos niveles de CPICH RSCP = -‐121 dBm y Ec/No = -‐21 dB.

Al mismo tiempo en la ventana CPICH Scanner Line Chart, que indica los niveles de intensidad que mide el Scanner, para el SC=322 está midiendo un nivel de CPICH RSCP = -‐114,17 dBm y Ec/Io = -‐11,29dB.

Al comprobar que tanto las medidas del terminal como las del scanner coinciden en unos niveles muy bajos, dando lugar a unas condiciones radio desfavorables, se puede deducir que el bloqueo de llamada en 3G se produce por una mala cobertura en la zona.

La solución a este caso, sería la implementación de un nuevo sector que cubra la zona dando una mayor cobertura. Otra posible solución podría ser la parametrización de la celda con el

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SC=322, realizando cambios para aumentar su potencia de CPICH o ajustarle el tilt de la antena para aumentar su alcance.

7.2.1.3 Bloqueo de llamada 3G. Terminal inoperativo

No siempre cuando una llamada se bloquea es culpa de la red, en determinadas ocasiones los bloqueos de llamadas se pueden producir por problemas con los terminales móviles.

El terminal puede estar realizando una llamada y por algún problema puede quedarse inoperativo momentáneamente o incluso quedarse sin batería. Esta desconexión provoca que la llamada iniciada no siga su curso y se considere como un bloqueo de la llamada que se contabiliza en la red.

Figura 106. Bloqueo 3G. Terminal inoperativo

En la Figura 106 se puede ver un caso de bloqueo de llamada por culpa de terminal móvil.

En este ejemplo, como se puede ver en la ventana de Layer 3 Messages, el terminal tras enviar un mensaje de UL Active Set Update Complete, se queda congelado.


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A partir de ese momento se recibe un mensaje en UL de Disconnect y ya no se reciben más mensajes entre el terminal y la red, hasta el siguiente intento de llamada.

Como se puede comprobar en la ventana Serving / Active Set las condiciones radio eran favorables para realizar la llamada con una señal reportada por el terminal de RSCP = -‐94.17 dBm y Ec/No = -‐5.13 dB.

Analizando este caso, se descarta cualquier otro tipo de razón para explicar el bloqueo de la llamada, a excepción de un fallo del terminal del móvil.

Ante este tipo de degradaciones sufridas en la red no se puede hacer nada porque depende de los terminales móviles, de la autonomía de sus baterías, etc.

7.2.1.4 Bloqueo de llamada 3G. Congestión

Este tipo de bloqueo se produce cuando la red 3G está congestionada y no es capaz de establecer más llamadas.

Figura 107. Bloqueo 3G. Congestión

En la Figura 107 se puede ver un ejemplo de bloqueo de llamada en 3G debido a la congestión de la red.

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En este ejemplo, como se puede ver en la ventana de Layer 3 Messages, justo después de recibir la un mensaje de UL Radio Bearer Set Up, la red envía un mensaje de DL Disconnect por la siguiente causa: “cause value (47) Resources Unavailable, Unspecified”, lo que significa que la red ha bloqueado el intento de llamada por falta de recursos.

Como se puede comprobar en la ventana Serving / Active Set en el momento que la red envía el mensaje de desconexión, las condiciones radio eran favorables para realizar la llamada con una señal reportada por el terminal de CPICH RSCP = -‐85 dBm y Ec/No = -‐4 dB.

Al tener una buena señal de la celda y al recibir mensaje de red de indisponibilidad de recursos se puede deducir claramente que la red ha bloqueado la llamada por estar congestionada.

Estos casos se pueden evitar dimensionando la red 3G con más recursos para soportar el tráfico requerido. Una buena opción sería la de agregar más portadoras a la celda para distribuir el tráfico y evitar la congestión.

7.2.1.5 Bloqueo de llamada 3G. Fallo en la sensibilidad del terminal

Este tipo de bloqueo se produce cuando el terminal sufre alguna anomalía en la sensibilidad, posiblemente por fallos en las antenas, y no es capaz de medir la intensidad real de la señal del nodo.

Figura 108. Bloqueo 3G. Fallo en la sensibilidad del terminal


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En la Figura 108 se puede ver un claro ejemplo de bloqueo de llamada por culpa de un fallo en la sensibilidad del terminal

Si se observa en la ventana Serving / Active Set en el momento de iniciar la llamada, los niveles registrados por el terminal para el SC = 229 son muy bajos (CPICH RSCP = -‐122 dBm y Ec/No = -‐18 dB). En cambio, en el mismo instante, en la ventana de CPICH Scanner Line Chart los niveles registrados por el scanner para el mismo SC son (CPICH RSCP = -‐89,06 dBm y Ec/No = -‐2,65 dB).

En este caso el bloqueo de llamada se reportará por niveles de radio desfavorables, pero realmente con el análisis en TEMS, se puede comprobar que el problema del bloqueo viene dado por un fallo en la medida de la señal por parte del terminal.

Ante este tipo de degradaciones sufridas en la red no se puede hacer nada porque depende de los terminales móviles, en concreto suelen ser fallos de las antenas en los terminales. También hay que tener en cuenta que puede ser debido a un fallo en la ejecución de la medida de DT. Por poner un ejemplo, si el terminal se coloca dentro de la guantera del coche mientras se están realizando las medidas los niveles caen de manera drástica.

7.2.2 Análisis de Llamadas Caídas

Los llamadas caídas en 3G se pueden producir por diferentes causas:

• Mala definición de vecindades • Mala cobertura • Congestión • Razones no-‐radio • Fallo del equipo

En los siguientes apartados se puede ver un ejemplo práctico para cada tipo de llamadas caídas.

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7.2.2.1 Caída de llamada 3G. Mala definición de vecindades.

Este tipo de caídas se deben a una mala definición de relaciones de vecindad.

Figura 109. Caída 3G. Mala definición de vecindades

La Figura 109 es un ejemplo práctico donde se produce una caída por falta de definición de vecindades.

En el análisis de este caída se puede apreciar que durante la llamada el terminal está enganchado en al celda 61888 (SC = 205) con una señal de CPICH RSCP de -‐103dBm. Al mismo tiempo la celda 62096 (SC = 293) se convierte en la celda con mejor señal de intensidad con un CPICH RSCP de -‐95 dBm.

La celda 62096 no está definida en la lista de vecindades de la celda 61888 y esto provoca que la nueva celda no pueda añadirse al Active Set. Este hecho se puede apreciar en TEMS dentro de la ventana Serving / Active Set, donde se ve que la celda 62096 está clasificada como DN (Missing Neighbor Detection) y no como AS (Active Set).

Al no formar parte del Active Set, la contribución de la señal de la nueva celda 62096 se convierte en una interferencia para el canal piloto de la celda 61888.

Esta interferencia del piloto provoca que la calidad de la celda donde se está llevando a cabo la llamada disminuya y se termine realizando una caída.


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En la ventana de Events de TEMS, se puede apreciar el mensaje de DL RRC Connection Release seguido del mensaje de “releaseCause: unspecified” que indica que la llamada ha sido finalizada por un motivo no especificado.

Este análisis en TEMS demuestra que la llamada se ha caído por la interferencia causada por la vecina que no estaba incluida en la lista de vecindades de la celda origen.

Para solucionar este tipo de caídas, basta con añadir al listado de vecindades las celdas vecinas que contribuyen con una señal mejor que la celda servidora. Con la herramienta WNCS se puede realizar un estudio de las vecindades que faltan por definir a una celda y las que se pueden eliminar, basándose en estadísticos de HO.

7.2.2.2 Caída de llamada 3G. Mala cobertura.

Este tipo de caídas se debe a un entorno con mala cobertura donde se degradada la señal y se termina cayendo la llamada.

Figura 110. Caída 3G. Mala cobertura

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La Figura 110 es un ejemplo práctico donde se produce una llamada caída por mala cobertura en la zona.

En este caso se puede apreciar en TEMS que antes de que la llamada se caiga, las medidas que reporta el terminal de la celda enganchada (SC = 33) tiene unos niveles de CPICH RSCP = -‐127 dBm y Ec/No = -‐32 dB.

Al mismo tiempo en la ventana CPICH Scanner Line Chart, que indica los niveles de intensidad que mide el Scanner, para el SC=33 está midiendo un nivel de CPICH RSCP = -‐111,97 dBm y Ec/Io = -‐10,69dB.

En el momento de la llamada caída el terminal envía un mensaje UL Active Set Complete y pasa de estar en modo dedicado (llamada) a estar en modo idle (en espera).

Al comprobar que tanto las medidas del terminal como las del scanner coinciden en unos niveles muy bajos, dando lugar a unas condiciones radio desfavorables, se puede deducir que la llamada caída en 3G se produce por una mala cobertura en la zona.

La solución a este caso, sería la implementación de un nuevo sector que cubra la zona dando una mayor cobertura, o la parametrización de la celda con el SC=33, aumentándole la potencia de CPICH o ajustando el tilt de la antena para aumentar su alcance.

7.2.2.3 Caída de llamada 3G. Congestión.

Este tipo de caídas se debe a la congestión de la red que, aunque la llamada esté en curso, puede producir una caída por indisponibilidad de recursos suficientes para mantener los canales de la llamada.


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Figura 111. Caída 3G. Congestión

En la Figura 111. Caída 3G. Congestión se puede ver un ejemplo de llamada caída en 3G debido a la congestión de la red.

En este caso se tienen unas condiciones radio muy favorables y un número suficiente de celdas en el AS que junto con la celda servidora (Best Server cell) con SC = 352, se encargan de la realización de la llamada.

En la ventana Serving / Active Set se puede ver que la llamada se está realizando con una señal reportada por el terminal de CPICH RSCP = -‐72 dBm y Ec/No = -‐8 dB.

Aunque los mensajes de capa 3 son normales en el transcurso de la llamada, llega un momento que en la ventana Layer 3 Messages de TEMS, se recibe un mensaje de DL RRC Connection Release seguido del mensaje de “releaseCause: congestion”, lo que significa que la llamada ha sido finalizada por parte de la red debido a su congestión.

En este caso la red indica el motivo de la llamada caída y no hay duda en poder afirmar que se debe a la congestión de la red.

Este tipo de caídas se pueden evitar dimensionando la red 3G con más recursos para soportar el tráfico requerido. Una buena solución es agregar una portadora adicional que pueda absorber parte del tráfico.

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7.2.2.4 Caída de llamada 3G. Razones no-‐radio.

Este tipo de caídas engloba toda la serie de causas que producen una llamada caída y no se pueden atribuir a un problema en el entorno radio.

Figura 112. Caída 3G. No-‐radio

En la Figura 112 se puede ver un ejemplo de llamada caída en 3G debido a causas que no tienen que ver con el entorno radio.

En este caso, las condiciones radio son muy favorables. Se puede apreciar en TEMS que antes de que la llamada se caiga, las medidas que reporta el scanner para el SC = 363 dentro de la ventana CPICH Scanner Line Chart, son de CPICH RSCP = -‐93,57 dBm y Ec/Io = -‐8,66 dB. En cambio el terminal está reportando unos niveles muy desfavorables: CPICH RSCP = -‐127 dBm y Ec/Io = -‐27 dB.

Aunque los mensajes de capa 3 son normales en el transcurso de la llamada, llega un momento que en la ventana Layer 3 Messages de TEMS, se recibe un mensaje de DL RRC Connection Release seguido del mensaje de “Unspecified”, lo que significa que la llamada ha sido finalizada por causas no especificadas.

Al comprobar que los niveles medidos por el scanner son buenos, y que el terminal está midiendo unos valores muy desfavorables, se descarta que el problema de la llamada caída sea por motivos radio. Por lo que se puede concluir que este es un claro ejemplo de llamada caída por motivos no-‐radio.


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La llamada caída se puede atribuir por diferentes causas no relacionadas con el espectro radio. El problema podría deberse a fallos en la RBS, posibles sectores cruzados, parametrización errónea que pueda afectar a la accesibilidad o al SHO, etc.

La solución a estos problemas no es trivial, y hay que realizar un análisis más profundo hasta dar con el error. Normalmente se suele acudir a la estación para revisar que los equipos funcionen correctamente, no tengan exceso de temperatura o problemas con las baterías, y además se suele comprobar que los sectores no estén cruzados.

7.2.2.5 Caída de llamada 3G. Fallo el equipo.

Este tipo de caídas es debido a fallos en los terminales móviles o del propio programa TEMS. Los fallos en el móvil pueden ser tanto a nivel de hardware como de software, por ejemplo pueden surgir problemas con la autonomía del móvil llegando a realizar una desconexión del terminal en pleno curso de llamada.

Figura 113. Caída 3G. Fallo del equipo

En la Figura 113 se puede ver un ejemplo de llamada caída en 3G debido a problemas con el terminal móvil.

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En este ejemplo la red envía un mensaje de DL Measurement Control y a continuación el terminal se queda congelado. A partir de este momento desaparecen todos los mensajes entre la red y el terminal.

Se descarta problemas con el entorno radio dado que los niveles que reporta el scanner para el SC = 64 son: CPICH RSCP = -‐82,72 dBm y Ec/Io = -‐5,44 dB.

Al mismo tiempo el terminal está reportando también buenos niveles: CPICH RSCP = -‐83 dBm y Ec/Io = -‐5 dB.

Al caer la llamada tras un mensaje de control en el canal downlink y teniendo unos niveles radio muy favorables se puede concluir que el fallo viene del terminal móvil que no ha devuelto el mensaje de respuesta a la red.

Ante este tipo de degradaciones sufridas en la red no se puede hacer nada porque depende del buen funcionamiento de los terminales móviles.


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8 Evolución hacia al 4G (LTE)

Antes de finalizar este proyecto se debe hacer mención a las nueva red de 4ª generación que recién ha aterrizado en el mercado español desde verano de 2013.

La red 4G se conoce como LTE (Long Term Evolution) o E-‐UTRAN (Evolved-‐UTRAN) y es un nuevo estándar de la norma 3GPP que nace como una evolución de la arquitectura de las redes 3G UMTS.

Figura 114. Logo LTE.

El LTE pretende satisfacer un mercado donde el tráfico de datos en movilidad es cada vez mayor y donde algunos servicios como el video streaming, el push-‐to-‐talk o el push-‐to-‐view, tienen restricciones en cuanto a velocidad de transferencia de datos.

Con el LTE se consigue dotar a las redes móviles de altas velocidades de transferencia de datos con una buena calidad de servicio (QoS) y baja latencia.

Para conseguir este objetivo la red de voz y datos que se conocía hasta ahora se transforma en una red “todo IP”. La voz pasa de utilizar la técnica de conmutación de circuitos (CS), para usar la técnica de conmutación por paquetes (PS), donde la voz se transporta en paquetes de datos (VoIP). En cuanto a los datos las tasas de transferencia de datos se incrementan considerablemente pudiendo llegar hasta los 326,5 Mbps en downlink y hasta los 86,5 Mbps en uplink.

En los siguientes apartados se describen, a grandes rasgos, algunas de las principales características y la nueva arquitectura de LTE.


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8.1 Características principales LTE

Una de las principales características de la red radioeléctrica de LTE es la alta eficiencia espectral con la que se opera.

Las técnicas de acceso que se utilizan en LTE se diferencian en los canales downlink y uplink:

• Downlink: OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) que permite crear un enlace robusto frente a interferencias y soporta la compatibilidad con las antenas MIMO.

• Uplink: SC-‐FDMA (Single Carrier -‐ Frequency Division Multiple Access).

La técnica OFDMA envía un conjunto de portadoras de diferentes frecuencias, donde cada una transporta información modulada en QAM. En cambio la técnica SC-‐FDMA utiliza una única portadora para transportar la información. En la Figura 115 se puede ver un esquema de las diferentes técnicas de acceso.

Figura 115. OFDMA – SC-‐FDMA.

La técnica OFDMA requiere un procesado muy rápido que se consigue con amplificadores de potencia con un ato nivel de linealidad y de gran consumo energético. Esta característica se puede implementar fácilmente en los nuevos nodos B evolucionados (eNB), pero es complicado implementarlo en los terminales móviles debido al gran consumo energético y el elevado precio que encarecería demasiado los dispositivos. Es por esta razón que en el canal uplink no se utiliza la técnica de acceso OFDMA, sino la SC-‐FDMA.

Otras características de la tecnología LTE son:

• Muy baja latencia. 100 ms en el plano de control y 10 ms en el plano de usuario. • Ancho de banda adaptativo: 1.4, 3, 5, 10, 15 y 20 MHz. • Hard-‐Handover transparente entre tecnologías 2G y 3G. • Compatibilidad FDD y TDD. Mejora y flexibilidad del uso del espectro. • 200 usuarios por celda (5 MHz) • Modulaciones: QPSK, 16-‐QAM, 64-‐QAM.

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8.2 Arquitectura LTE

La arquitectura radio y la interfaz de LTE se simplifica respecto a su predecesor UTRAN en la red 3G. Se crea un arquitectura evolucionada llamada E-‐UTRAN que reduce los costes y la complejidad de los equipos.

La principal novedad es que los nuevos nodos B (eNB) se conectan a través de una red IP y se comunican entre ellos a través del protocolo de señalización SS7 sobre IP. De esta manera desaparece la figura de control RNC y se consigue abaratar costes y simplificar los procesos.

En la Figura 116 se puede ver un esquema de la nueva arquitectura e interfaces de la red LTE.

Figura 116. Arquitectura e interfaces LTE.

El hecho de eliminar los componentes de control representa una ventaja ya que la toma de decisiones y el transporte de mensajes de comunicación entre los UE y la estación base pasan a ser directos entre ellos.

El hecho de prescindir de las RNC hace más eficiente la gestión de los recursos radio y esto permite lograr un intervalo de tiempo de transmisión (TTI) de tan sólo 1 ms.


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En la Figura 117 se puede ver un ejemplo del procedimiento de la realización de HO entre un UE y un eNB:

Figura 117. Procedimiento HO LTE.

8.3 KPIs y Optimización LTE

La optimización de las redes LTE no difiere mucho respecto a la utilizada en las redes 3G. Teniendo en cuenta que LTE es una red que evoluciona de la arquitectura UMTS a una red todo IP, se puede esperar que los procesos de optimización y el análisis de los KPIs sean muy parecidos a los relacionados con la parte de datos de 3G.

En cuanto a los KPIs más representativos de LTE se pueden encontrar los siguientes:

• Accesibilidad

La accesibilidad se analiza con el KPIS CSSR (Call Setup Success Rate). Este se diferencia de los anteriores a que en su fórmula tiene en cuenta los éxitos de conexión de:

o Establecimientos de conexión RRC o Señalización S1 entre el eNB y el MME (Mobility Management Entity) o Establecimientos de conexión ERAB

𝐶𝑆𝑆𝑅!"# = RRC connection establishment SR * S1 Signalling Conn Estb SR * Initial ERAB estab SR

Ecuación 28. Fórmula KPI CSSR LTE.

• Caídas

Las caídas en LTE tiene en cuenta las desconexiones por segundo de las sesiones de datos activas en downlink o uplink. Se considera una sesión activa cuando un UE ha transferido datos durante los últimos 100 ms.

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𝐷𝐶𝑅!"# = !"#$%& !" !"#$%&!''( !"#"$%"& !!!"# !"#! !"#" !" !"# !" !!! !"##$%&

!"#$%& !!!"# !"#$

Ecuación 29. Fórmula KPI DCR LTE.

• Integridad

La integridad tiene en cuenta los siguientes KPIs:

o Latencia. Indicador de la medida de la latencia IP en el canal downlink (ms). o Throughput. Indicador de la velocidad de transferencia de datos en downlink y

uplink (Kbps). o Pérdida de paquetes. Indicador del porcentaje de pérdida de paquetes

durante la transmisión.

• Movilidad

La movilidad tiene en cuenta el porcentaje de éxito de Handover. En LTE se pueden encontrar los siguientes tipos de HO:

o Intra-‐LTE HO (entre eNB que pertenecen al mismo MME pool)

§ Intra-‐eNB (entre sectores del mismo eNB) § Inter-‐eNB (entre sectores de diferentes eNB)

o Inter-‐LTE HO (entre eNB que pertenecen a diferentes MME pool) o Inter-‐RAT HO (entre nodos LTE y de otras tecnologías 2G, 3G, CDMA200) o Inter-‐Frecuency HO (entre nodos de diferentes frecuencias)

• Disponibilidad

Este KPI proporciona información del tiempo en que una celda o eNB ha estado encendido y dando servicio. Para facilitar el trabajo del optimizador los contadores de disponibilidad no tienen en cuenta los tiempo de desconexión debidos a reinicios intencionados del nodo.

Una vez vistos los principales KPIs de LTE, se puede apreciar que son parecidos a los de UMTS, por lo que las labores de optimización también se parecerán bastante.

Por poner algunos ejemplos, para mejorar los KPIs de DCR, las procedimientos de análisis y optimización serán idénticos a los de 3G. Se procederá a revisar las listas de vecindades definidas, se comprobará que no hay interferencias en la zona, se medirán DT para detectar posibles sombras de cobertura, etc.


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En LTE, la mayoría de problemas de interferencias o cobertura se pueden solucionar con los siguientes procesos de optimización:

• Revisión de parametrización (potencias, movilidad, etc.) • Ajuste de tilt de las antenas • Ajuste de los azimuts de las antenas • Ajuste de la altura de las antenas • Ajuste de la posición de las antenas • Cambio de tipo de antenas • Añadir TMAs • Añadir nuevos RRUs • Reubicación del site

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9 Conclusiones

Con este proyecto se ha querido ampliar los conocimientos en las redes móviles de segunda y tercera generación, realizando un repaso a nivel teórico de ambas generaciones, y definiendo conceptos de optimización de redes móviles con algunos ejemplos prácticos.

El objetivo del trabajo realizado es que sirva de guía para complementar la asignatura de Comunicaciones Móviles, aportando más información en el terreno de la optimización de redes móviles 2G y 3G.

Con la propia experiencia profesional adquirida en el sector, se ha querido dar una idea sin entrar mucho en detalle, de los principales parámetros radio, los indicadores estadísticos KPIs y los análisis y procesos de optimización básicos en las redes 2G y 3G.

Para complementar el trabajo se han explicado diferentes casos prácticos sobre medidas reales de Drive Test que han servido para ver algunos ejemplos de optimización que ayuden a entender mejor los conceptos definidos en el proyecto.

Una de las limitaciones a la hora de realizar el proyecto ha sido el uso de ejemplos prácticos reales debido a las limitaciones de confidencialidad con los operadores. Este es el motivo por el que no se ha podido utilizar ejemplos sacados de herramientas propias de los operadores donde se podrían mostrar estadísticas de contadores o KPIs de nodos reales. Para evitar los problemas de confidencialidad se ha optado por realizar ejemplos reales basados en medidas de Drive Test de nodos operativos pero con el nombre de nodo simulado.

Otra limitación del proyecto ha sido el trabajo de síntesis en los apartados de optimización dado el gran número de parámetros y estadísticos que existen en el entorno de redes móviles. Uno de los principales objetivos del trabajo ha sido resumir y explicar los conceptos más importantes para poder entender los principales análisis de optimización sin extenderse demasiado.

Como líneas de continuación del trabajo, por un lado, se podría completar el proyecto profundizando con más información sobre parametrización y análisis de optimización. Ya se ha explicado que la idea del proyecto era complementar la asignatura de Comunicaciones Móviles, sin extenderse demasiado en parametrización y optimización, para que los alumnos puedan tener una mejor idea del trabajo que hay detrás de un optimizador de redes móviles.

Por otro lado, en el último capítulo del proyecto se han introducido los conceptos fundamentales de la red de cuarta generación LTE. Una buena línea de continuación del proyecto podría ser un trabajo en el que se entre más en detalle en las nuevas características radioeléctricas, la arquitectura, las interfaces de LTE y como no, una posible guía de análisis de estadísticos y de procesos de optimización para la nueva red de cuarta generación.


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Finalmente para concluir se espera que este proyecto haya servido de ayuda para nuevos ingenieros, aportando más conocimientos en conceptos y optimización de redes móviles de segunda y tercera generación, y que haya podido despertar un mayor interés en el sector de las redes móviles que es un mercado vivo y con un gran futuro dentro de las telecomunicaciones.

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