capÍtulo iv: simulación -...
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CAPITULO IV: “SIMULACIÓN COMPARATIVA DE LOS
SUBSISTEMAS DE RADIO GSM 1800 MHZ (BSS) Y UMTS 1800
MHZ (RNS) PARA LA COBERTURA EN EL DEPARTAMENTO DE
LA PAZ”
OBJETIVOS DEL CAPÍTULO IV
- Determinar parámetros como: área de cobertura, perfiles de usuario,
configuración de radio base y teléfono móvil, modelos de propagación y
ubicación preliminar de las estaciones base; requeridos en el desarrollo de
la simulación a través de la herramienta de planificación de
telecomunicaciones.
- Utilizar los estándares necesarios sobre los aspectos de radio de 3GPP,
ETSI y UIT estableciendo los valores de los parámetros requeridos en los
procedimientos a desarrollar para ambos subsistemas de radio.
- Simular la planeación de cobertura GSM y UMTS de un servicio de voz y un
servicio de datos con el software de planeación ICS Telecom en el
departamento de La Paz, jurisdicción de El Salvador.
- Desarrollar un análisis comparativo entre las tecnologías GSM de segunda
generación y UMTS de tercera generación móvil celular terrestre.
4 SIMULACIÓN COMPARATIVA
INTRODUCCIÓN AL CAPÍTULO IV
Las herramientas de planeación de redes son programas diseñados para evaluar
las fases de pre-planeación, planeación y planeación detallada previas a la
implementación y comercialización de los servicios de la red de telefonía móvil.
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A través del programa denominado ICS Telecom y los diferentes mapas y capas
de clutter (área urbana, área suburbana, bosques) de El Salvador, se realizará una
simulación de cobertura comparativa de los estándares GSM y UMTS en la banda
de frecuencia 1800 MHz para el departamento de La Paz. Para realizar la
simulación se contará con la información de despliegue de las estaciones base de
un operador inscrito en la Superintendencia General de Electricidad y
Telecomunicaciones. También se utilizarán los valores y las fórmulas para las
fases de planeación y planeación detallada aplicables de los organismos de
estandarización como son ETSI, 3GPP y UIT.
La simulación de cobertura se realizará para dos servicios diferentes, voz y datos,
en tiempo real y los resultados se presentarán de forma gráfica y porcentual,
comprobando la configuración de los parámetros radioeléctricos para GSM y
UMTS.
4.1 SUBSISTEMA DE LA RED DE RADIO DE UMTS Y GSM
El subsistema de la red de radio para GSM denominado BSS está formado por los
siguientes elementos: un conjunto de estaciones base (BTS) y el controlador de
estaciones base (BSC) que son los necesarios para proporcionar el servicio
radioeléctrico a los equipos de usuarios (MS).
En las redes UMTS el subsistema de red de radio (RNS) está formado por los
siguientes elementos: un conjunto de estaciones base (Nodos B) y el controlador
de red de radio (RNC), necesarios para que los equipos de usuarios (UE) tengan
acceso a la red y a sus servicios a través de la interfaz radioeléctrica.
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4.2 FASE DE PRE-PLANEACIÓN
4.2.1 Requerimientos para el cálculo de cobertura
Uno de los primeros pasos para el cálculo de la cobertura, es obtener los
parámetros geográficos y poblacionales del área que se pretende cubrir, este es
un procedimiento común a cualquier tecnología de telefonía móvil celular. La
recopilación de estos datos se presenta en las siguientes tablas.
Tabla 4.1 Datos del área a cubrir
Área objetivo Departamento de La Paz, El Salvador
Área 1223.6 Km2
Población Total 308,087 habitantes
Densidad de población 252 por Km2
Fuente: VI Censo de población y V de Vivienda 2007. Ministerio de Economía y Dirección
General de Estadísticas y Censos.
Para obtener el número de usuarios potenciales del total de habitantes se
seleccionó una clasificación en base a la edad. Se estableció el rango de
habitantes entre 18 y 59 años, obteniendo así una tabla de habitantes potenciales
separada por municipios.
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Tabla 4.2 Usuarios potenciales por municipio
Municipios Usuarios Potenciales
(No. de Habitantes) Población Objetivo (25%)
Zacatecoluca 15892 3973
Santiago Nonualco 9277 2319
Olocuilta 7472 1868
San Pedro Masahuat 6063 1516
San Luis Talpa 5221 1305
San Luis la Herradura 4860 1215
San Juan Nonualco 4204 1051
El Rosario 4120 1030
San Rafael Obrajuelo 2357 589
San Pedro Nonualco 2058 515
San Juan Talpa 1954 489
San Francisco Chinameca 1759 440
Cuyultitán 1408 352
Santa María Ostuma 1341 335
San Miguel Tepezonte 1176 294
San Antonio Masahuat 950 238
Tapalhuaca 878 220
San Juan Tepezontes 822 206
San Emigdio 626 157
Jerusalén 623 156
Paraíso de Osorio 590 148
Mercedes la Ceiba 174 44
Total 73825 18460
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Fuente: VI Censo de población y V de Vivienda 2007. Ministerio de Economía y Dirección
General de Estadísticas y Censos.
La tabla anterior muestra el orden de los municipios pertenecientes al
departamento de la paz con mayor cantidad de población, de la cual se selecciona
una población objetivo del 25% debido a que existen otros operadores de telefonía
móvil con cobertura en el departamento y otras variables relacionadas con la
capacidad y calidad de los servicios.
4.2.2 Tipos de tecnologías a utilizar
Tabla 4.3 Parametros de GSM y UMTS a utilizar
GSM UMTS
Parámetro Tipo o valor Tipo o Valor
Tecnología de acceso TDMA WCDMA
Ancho de Banda 200KHz 5MHz
Banda de Uplink 1850~1910 MHz 1850~1910MHz
Banda de Downlink 1930~1990 MHz 1930~1990MHz
Modo de operación FDMA, Frecuencias fijas. FDD, frecuencias fijas
Modulación para el Uplink GMSK y QPSK Dual QPSK
Modulación para el Downlink GMSK y 8-PSK QPSK
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Parámetros Radioeléctricos generales de Transmisión y
Recepción para los Subsistemas de Radio GSM y UMTS.
Los valores que se proporcionan en la siguiente tabla han sido tomados en base a
los reportes técnicos TR 125942, 125951 y TR 101111, las especificaciones
técnicas TS 25101, TS 25104 y TS 25141 y la recomendación UIT-R M.1457.7
para UMTS y las especificaciones técnicas TS 125045, TS 125001 y la
recomendación ETS 300577 para GSM.
Tabla 4.4 Evaluación del enlace
Parámetros Radioeléctricos GSM UMTS
Downlink Uplink Downlink Uplink
Transmisión Destino BTS MS Nodo B UE
Potencia de Transmisión Watts 40 0.25 40 0.25
Pérdida por Cables dB 3 0 3 0
Pérdidas por Elementos dB 3 0 3 0
Ganancia de antena RX dBi 17 0 17 0
Sensibilidad dBm -104 -102 -121 -105
Parámetros Radioeléctricos GSM UMTS
Uplink Downlink Uplink Downlink
Recepción Destino BTS MS Nodo B UE
Máxima potencia por
conexión
dBm 30 32 26 30
Pérdida por Cable dB 3 0 3 0
Pérdidas por Elementos dB 3 0 3 0
Ganancia de antena TX dBi 17 0 17 0
EIRP pico dBm 57 24 57 24
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Se ha tomado como referencia la radio base denominada «La Carbonera» ubicada
entre Santa María Ostuma y San Pedro Nonualco.
Tabla 4.5 Configuración de radio base.
Parámetro GSM UMTS
Tipo de antena Cropoloar, 45º Cropoloar, 45º
Frecuencia TX 1967MHz 1967.5 MHz
Altura 40m 40m
Separación entre sectores 120º 120º
Nº Sectores 3 sectores 3 sectores
Tipo de cable Heliax 7/8” Heliax 7/8”
Perdidas de cable (100m) 2.72 dB 2.72 dB
Perdidas por conectores y duplexor 3 dB 3 dB
- Tipo de Cable (Ver especificación técnica del cable en el Anexo I).
- Tipo de Antena (Ver especificación técnica de la antena en el Anexo J).
- El Teléfono móvil posee las mismas especificaciones tanto para GSM y
UMTS.
Tabla 4.6 Configuración de teléfono móvil.
Parámetro Valor
Tipo de antena isotrópica
Ganancia de antena 0 dB
Altura 1.5m
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4.2.3 Canalización de Frecuencias de Trabajo para los
Subsistemas GSM y UMTS.
GSM
La banda GSM 1800 debe trabajar en los siguientes rangos de frecuencia:
- De 1850 MHz a 1910 MHz, el móvil transmite y la estación base recibe.
- De 1930 MHz a 1990 MHz, el móvil recibe y la estación base transmite.
Los rangos de la banda de frecuencias para el cálculo de los canales se han
realizado a través de información proporcionada por SIGET de la banda de un
operador de telefonía móvil que trabaja de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 4.7 Asignación de frecuencias
Recepción de BTS Separación
entre Tx y Rx Transmisión de BTS
Ancho de Banda
Asignado
1860~1865MHz 80 MHz 1940~1945 MHz 5 MHz
1870~1885MHz 80 MHz 1950~1965 MHz 15 MHz
1890~1895MHz 80 MHz 1970~1975 MHz 5 MHz
Total de Ancho de Banda Asignado 25 MHz
Para el funcionamiento de GSM con una portadora de 200 KHz la fórmula utilizada
para el cálculo de los canales de trabajo de acuerdo a TS 45.005 es la siguiente:
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GSM 1800
FI n 1850.2 0.2 n 512 , 512 n 810
Fu n FI n 80
(4.1)
En donde,
Fl(n) = frecuencia inferior de canal
Fu(n) = frecuencia superior de canal
Entonces, para los 5MHz asignados en el cuadro (1940~1945 MHz) y un
espaciamiento entre canales de 1.0MHz, aplicando la fórmula tendremos:
Tabla 4.8 Ejemplo de canalización de GSM 1800
Canal RX en BTS TX en BTS (RX + 80)
566 1861 MHz 1941 MHz
571 1862 MHz 1942 MHz
576 1863 MHz 1943 MHz
581 1864 MHz 1944 MHz
De igual forma se realiza el cálculo de los canales restantes de acuerdo a la banda
de frecuencia asignada.
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UMTS (WCDMA, FDD)
La banda a utilizar para efectos de comparación es la denominada «Banda II» que
debe trabajar en los siguientes rangos de frecuencia:
- De 1850 MHz a 1910 MHz, el móvil transmite y la estación base recibe.
- De 1930 MHz a 1990 MHz, el móvil recibe y la estación base transmite.
La separación entre las frecuencias de Transmisión y Recepción para la banda II
debe ser de 80 MHz.
Para el funcionamiento de UMTS en modo de operación FDD con una portadora
de 5 MHz la fórmula utilizada para el cálculo de los canales de trabajo de acuerdo
a TS 125.101 es la siguiente:
Tabla 4.9 Fórmula para canalización en base a TS 125.101
Uplink Nu 5 Ful Fuloffset
Ful = 1852.5, 1857.5, 1862.5,
1867.5, 1872.5, 1877.5,
1882.5, 1887.5, 1892.5,
1897.5, 1902.5, 1907.5
Ful Offset
1850.1
Downlink Nd 5 Fdl Fdloffset
Fdl = 1932.5, 1937.5, 1942.5,
1947.5, 1952.5, 1957.5,
1962.5, 1967.5, 1972.5,
1977.5, 1982.5, 1987.5
Fdl Offset
1850.1
En donde,
Nu=Número de canal para uplink
Nd=Número de canal para downlink
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Nul o Ndl Offset=Valor de frecuencia de desplazamiento para una separación de 5
MHz.
Ful=Frecuencias centrales para portadoras en dirección uplink
Fdl=Frecuencias centrales para portadoras en dirección downlink
Entonces, sí tomamos del cuadro de asignación de frecuencias a utilizar, la
porción de 15 MHz asignados (1870~1885MHz para separación) y un
espaciamiento entre canales de 5.0 MHz, de los valores Ful tendremos:
Tabla 4.10 Ejemplo de canalización de UMTS.
Nº Canal Uplink Frecuencia portadora Central
112 1872.5 MHz
137 1877.5 MHz
162 1882.5 MHz
4.2.4 Parámetros Complementarios y Evaluación del Enlace.
Parámetros Complementarios
Para desarrollar la simulación de las coberturas se deben establecer parámetros
de trabajo y condiciones de propagación, tanto en la transmisión de las estaciones
base como en la recepción de los equipos de usuarios.
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Tabla 4.11 Perfil de usuario
Parámetros GSM / GPRS WCDMA, FDD
Tipo de Área Rural – Semi urbana Rural – Semi urbana
Tipo de Servicio Datos en tiempo real Datos en tiempo real
Tasa de transferencia, servicio de
voz 12.2 Kbps 12.2 Kbps
Tasa de transferencia, servicio de
datos 60 Kbps 144 Kbps
Velocidad pedestre y vehicular
(<50Km/h)
pedestre y vehicular
(<50Km/h)
Modelo Propagación, atenuación
en el espacio libre UIT-R P.525 UIT-R P.525
Modelo Propagación, propagación
por difracción UIT-R P.526 UIT-R P.526
Modelo de Propagación para la Evaluación del Enlace.
Atenuación en el Espacio Libre (UIT-R P.525)
Para este caso se consideran dos tipos; el enlace punto a zona y el enlace punto a
punto.
Enlace Punto a Zona
En el caso de un solo transmisor que dé servicio a varios receptores distribuidos al
azar (radiodifusión, servicio móvil), se calcula el campo en un punto situado a una
cierta distancia del transmisor mediante la siguiente relación:
373
30 pe
d
(4.2)
En donde, «e» intensidad de campo eficaz V/m, «p» es la potencia isotrópica
radiada equivalente (EIRP) hacia el punto considerado en Watts, y «d» es la
distancia del transmisor al punto considerado en metros.
Enlaces punto a punto
Cuando se trata de un enlace punto a punto, es preferible calcular la atenuación
en el espacio libre entre antenas isótropas, denominada también pérdida básica
de transmisión en el espacio libre (símbolos: Lbf o A0) de la manera siguiente:
4 dLbf 20log dB
(4.3)
En donde, Lbf es la pérdida básica de transmisión en el espacio libre, «d» es la
distancia, «λ» es la longitud de onda, las dos últimas se expresan en las mismas
unidades. La ecuación anterior puede escribirse en función de la frecuencia en
lugar de la longitud de onda, obteniendo:
Lbf 32.4 20 log f 20 log d dB (4.4)
En donde, «f» es la frecuencia en MHz y «d» es la distancia en Km.
Propagación por Difracción (UIT-R P.526)
La difracción de las ondas radioeléctricas sobre la superficie de la Tierra se ve
afectada por las irregularidades del terreno. Aunque la difracción se produce
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únicamente por la superficie del suelo u otros obstáculos, para evaluar los
parámetros geométricos situados en el plano vertical del trayecto (ángulo de
difracción, radio de curvatura, altura del obstáculo) ha de tenerse en cuenta la
refracción media de la atmósfera en el trayecto. Para ello, se traza el perfil del
trayecto con el radio ficticio de la Tierra que convenga (Recomendación UIT-R
P.834). De no disponerse de otras indicaciones, se puede tomar un radio ficticio
de la Tierra de 8,500Km.
Elipsoides de Fresnel y Zonas de Fresnel.
Al estudiar la propagación de las ondas radioeléctricas entre dos puntos A y B, el
espacio correspondiente puede subdividirse en una familia de elipsoides, llamados
elipsoides de Fresnel, todos con sus focos en los puntos A y B, de manera que
cualquier punto M de uno de esos elipsoides satisface la relación:
AM MB AB n 2 (4.5)
Donde «n» es un número entero que caracteriza el elipsoide correspondiente, n=1
corresponde al primer elipsoide de Fresnel, n=2 al segundo y así sucesivamente;
«λ» es la longitud de onda.
A efectos prácticos se considera que la propagación se efectúa con visibilidad
directa, es decir, con fenómenos de difracción despreciables, si no existe ningún
obstáculo dentro del primer elipsoide de Fresnel.
El radio de un elipsoide, en un punto situado entre el transmisor y el receptor,
puede tener un valor aproximado, en unidades coherentes, de:
1/2n d1 d2
Rnd1 d2
(4.6)
375
o, en unidades prácticas:
1/2
n d1 d2Rn 550
f d1 d2
(4.7)
Donde «f» es la frecuencia (MHz), «d1» y «d2» son las distancias (Km) desde el
transmisor y desde el receptor al punto en que se evalúa el radio (m) del elipsoide.
Para ciertos problemas hay que tener en cuenta las zonas de Fresnel, que son las
zonas obtenidas tomando la intersección de una familia de elipsoides con un
plano. La zona de orden n es la parte comprendida entre las curvas obtenidas con
los elipsoides n y n–1, respectivamente.
4.2.5 Criterios para la Selección de Parámetros de las Estaciones
Base
Nombre de Estación:
- Queda a opción del planificador de red y la conveniencia para efectos de
monitoreo y mantenimiento de los sitios.
Ubicación GPS (Longitud y Latitud [DEG º]):
- Ubicar las BS en las áreas más pobladas o con mayor volumen de tráfico
(aeropuerto, montañas, playas entre otras).
- Tipo de célula (macro, micro o pico) dependiente del tipo de área (urbana,
sub-urbana, rural, bosques o costa).
- Accesibilidad a los puntos de transmisión y condiciones adecuadas para el
área civil y el área eléctrica.
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- La topología de red y mecanismos de conexión con el RNC.
- Número de BS para una cobertura específica vs. Factibilidad Económica.
Altura Antena (m):
- Morfología y tipo de terreno.
- Densidad de potencia radia por la BS.
- Alcance del objetivo de cobertura.
- Limitaciones debido a las pérdidas por «branching»58.
- Se determina a través de la recomendación UIT-R P.1546-3.
Potencia Radiada (W):
- Dependiente de las especificaciones técnicas de los equipos y antenas.
- Reducción de las áreas de interferencia y garantizar los procedimientos de
SHO.
- Aislamiento necesario para garantizar la interoperabilidad entre sistemas.
Ancho de Banda (BW) Tx/Rx (KHz)
- Depende de la tecnología y del modo de operación a utilizar. 5MHz para
WCDMA en modo FDD y 1.88 MHz para WCDMA modo FDD.
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El circuito de branching es aquel que direcciona la señal radioeléctrica mediante circuladores, duplexores y filtros, a la salida del transmisor y a la entrada del receptor y que luego se transporta hacia el alimentador de antena mediante un cable coaxial o una guía de ondas.
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Azimuth (°)
- Depende del número de sectores instalados y la separación óptima entre
ellos para evitar interferencias.
- Modelo de cobertura, por ejemplo: sectorial 3 ó 6 antenas u
omnidireccional.
- Ubicación de la población objetivo.
Altura Antena RX (m)
- Es un valor predeterminado, relacionado con la altura promedio de los
suscriptores.
- Se puede establecer a través de la recomendación UIT-R P.1546-3, con un
valor máximo de 10 metros sobre el nivel del suelo.
Modelo de Propagación (PRM)
- Relacionado a los estándares de la UIT-R para servicios móviles terrenales:
P.1144-4, P.1406-1, P.1546-3 y P.1812-1. Los cuales especifican dos tipos
de conexiones, punto a punto o multipunto a zona.
- Generalmente, la aplicabilidad de los modelos depende de factores como la
morfología y el tipo de área.
Frecuencia de TX (MHz)
- Las bandas de operación para los servicios de 3G, móviles terrenales,
están estandarizadas por la UIT y se pueden encontrar en la
recomendación UIT-R M.1036-3.
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- La asignación específica de las bandas a utilizar por UMTS en cada país,
dependen del Ente Regulador, en El Salvador es SIGET quien determina
las frecuencias de operación a través del CNAF.
- Se necesita realizar la canalización de acuerdo a la banda de frecuencia a
utilizar, la cual se puede encontrar en la TS 125.101 de 3GPP.
- Ésta también dependerá del modo de operación para WCDMA.
Frecuencia de RX (MHz)
- Depende de la separación entre canales de acuerdo con la banda de
frecuencia asignada.
- Y todos los utilizados en la Frecuencia de TX.
Potencia Nominal (W)
- Especificación de potencia del equipo de transmisión.
- Relacionada con el tipo de célula (macro, micro o pico).
- Alcance del objetivo de cobertura.
Ganancia de Antena TX/RX (dB)
- Esta en función del tipo, modelo y especificación técnica brindada por el
proveedor.
Pérdidas en TX (dB)
- Hace referencia a la suma de las pérdidas de todos los elementos
interconectados entre el equipo transmisor y la antena.
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- También a la suma de todas las pérdidas por propagación desde la antena
hasta el equipo receptor.
- Pérdidas en Rx (dB).
- Incluye la suma de las pérdidas de todos los elementos interconectados
entre la antena y el equipo receptor.
Umbral 10-3 (dBm) y 10-6 (dBm)
- Especifican los umbrales de potencia recibidos relacionados a la
disponibilidad y calidad de un sistema.
- Para requisitos de calidad la tasa de bits errados debe estar entre 10-3~10-6,
en donde el último valor representa el mejor requerimiento y por tanto, un
mayor nivel de potencia.
Tilt de Las Antenas (°)
- Relacionada a la ubicación de la BS.
- Depende del tipo de antena (eléctrico o mecánico).
- Tamaño o posición del lóbulo principal para enfocar la cobertura en un sitio
específico y obtener mayor penetración.
Tipo de Señal
- Depende de la tecnología 3G a utilizar.
380
Técnica de Modulación (MOD)
- Depende del tipo de servicio, del nivel de señal de conexión y de la
dirección del enlace (Uplink o Downlink).
Ubicación de sectores de BS
- Referido al incremento en la ganancia alcanzada en los enlaces Uplink y
Downlink, incluyendo el ancho de haz. (Ver tabla 4.12)
- Estimar el área de cobertura del rango de una célula por medio de la
ecuación 4.8.
2Área de cobertura K r (4.8)
En donde K es el coeficiente dependiente de la sectorización y r es el radio de la
célula. (Los valores de K se muestran en la tabla 4.13)
Tabla 4.12 Ganancias de sectorización
Número de sectores Ancho de haz
horizontal
Ganancia por sectorización
Uplink Downlink
1 Omni 1 1
3 90º 2.57 2.47
3 65º 2.87 2.97
6 33º 5.02 5.07
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Tabla 4.13 Valores del coeficiente K
Configuración de Sitio
omni 2 sectores 3 sectores 6 sectores
Valor de «K» 2.6 1.3 1.95 2.6
4.2.6 Ubicación y Configuración Preliminar de Estaciones Base
La ubicación preliminar de las BTS (20 en total) se realizará utilizando como base
el modelo de telefonía móvil GSM en la banda de 1800~1900 MHz para el
departamento de La Paz, el cual fue inscrito en la SIGET con fecha 31 de Marzo
de 2006 por un operador de telefonía móvil.
De la información técnica presentada se utilizarán los parámetros: potencia
nominal de la BS, ubicación geográfica y altura de antenas, los cuales cumplen
con los criterios para la selección de parámetros de la BS. Tomando como
referencia el tipo y la extensión de área a cubrir, la concentración del tráfico de los
servicios y los usuarios potenciales.
Para la configuración, se han seleccionado los parámetros de las tecnologías de
conformidad con los utilizados actualmente en el país (TDMA y WCDMA). Se ha
realizado la evaluación del enlace tomando en consideración la potencia nominal
de los equipos, los parámetros de sensibilidad especificados por los estándares y
las especificaciones técnicas de los cables y las antenas. Además, los sitios se
han configurado en base al modelo hexagonal, utilizando tres sectores con una
separación de 120º. Al mismo tiempo, se ha desarrollado la canalización para la
banda de frecuencia en base a las especificaciones técnicas de ETSI y 3GPP,
todos los parámetros han sido establecidos en cumpliento con los criterios de
selección.
382
Para la ubicación y configuración inicial de Nodos B, se utilizarán algunos
parámetros de las BTS (ubicación, potencia nominal y altura de antena) y los
parámetros propios asociados a la tecnología WCDMA.
Figura 4.1 Ubicación de Estaciones Base con 3 sectores.
383
Tabla 4.14 Ubicación y configuración preliminar de las BTS
BTS Altura
(m)
Potencia
(W) Latitud (DEG) Longitud (DEG)
Uplink
(MHz)
Downlink
(MHz)
Aereopuerto 50 40.1 13.27120 -89.03393 1861 1941
Aereopuerto de El Salvador 16 40.1 13.26369 -89.03278 1862 1942
Costa del Sol I 40 40.1 13.19353 -88.57260 1863 1943
Costa del Sol II 46 40.1 13.17554 -88.54037 1864 1944
Costa del Sol III 60 40.1 13.21192 -89.01240 1871 1951
Las Isletas 60 40.1 13.24138 -88.59307 1872 1952
Olocuilta Nuevo 60 40.1 13.33404 -89.06488 1873 1953
San Antonio Masahuat 60 40.1 13.34247 -89.02137 1874 1954
San Juan Nonualco 60 40.1 13.29515 -88.53290 1875 1955
San Juan Talpa 40 40.1 13.30120 -89.05374 1876 1956
384
San Luis Talpa 50 40.1 13.28347 -89.05423 1877 1957
San Pedro Masahuat 60 40.1 13.32487 -89.02145 1878 1958
San Rafael Obrajuelo 50 40.1 13.30010 -88.55007 1879 1959
Santiago Nonualco 70 40.1 13.29390 -88.56223 1880 1960
San Juan Tepezontes 40 40.1 13.37182 -89.00533 1881 1961
Zacatecoluca 30 40.1 13.30230 -88.52110 1882 1962
Zacatecoluca Norte 44 40.1 13.30516 -88.52128 1883 1963
San Luis la Herradura 60 40.1 13.21760 -88.57476 1884 1964
Ichanmichen 60 40.1 13.29473 -88.52442 1891 1971
La Carbonera 40 40.1 13.37016 -88.54267 1892 1972
Verapaz 60 40.1 13.37246 -88.51516 1893 1973
385
Tabla 4.15 Ubicación y configuración preliminar de Nodos B.
NODO B Altura
(m)
Potencia
(W) Latitud DEG Longitud DEG
Uplink
(MHz)
Downlink
(MHz)
Aereopuerto 50 40 13.27120 -89.03393 1852.5 1932.5
Aereopuerto de El Salvador 16 40 13.26369 -89.03278 1857.5 1937.5
Costa del Sol I 40 40 13.19353 -88.57260 1862.5 1942.5
Costa del Sol II 46 40 13.17554 -88.54037 1867.5 1947.5
Costa del Sol III 60 40 13.21192 -89.01240 1872.5 1952.5
Las Isletas 60 40 13.24138 -88.59307 1877.5 1957.5
Olocuilta Nuevo 60 40 13.33404 -89.06488 1882.5 1962.5
San Antonio Masahuat 60 40 13.34247 -89.02137 1887.5 1967.5
San Juan Nonualco 60 40 13.29515 -88.53290 1892.5 1972.5
San Juan Talpa 40 40 13.30120 -89.05374 1897.5 1977.5
386
San Luis Talpa 50 40 13.28347 -89.05423 1902.5 1982.5
San Pedro Masahuat 60 40 13.32487 -89.02145 1907.5 1987.5
San Rafael Obrajuelo 50 40 13.30010 -88.55007 1852.5 1932.5
Santiago Nonualco 70 40 13.29390 -88.56223 1857.5 1937.5
San Juan Tepezontes 40 40 13.37182 -89.00533 1862.5 1942.5
Zacatecoluca 30 40 13.30230 -88.52110 1867.5 1947.5
Zacatecoluca Norte 44 40 13.30516 -88.52128 1872.5 1952.5
San Luis la Herradura 60 40 13.21760 -88.57476 1877.5 1957.5
Ichanmichen 60 40 13.29473 -88.52442 1882.5 1962.5
La Carbonera 40 40 13.37016 -88.54267 1887.5 1967.5
Verapaz 60 40 13.37246 -88.51516 1892.5 1972.5
387
4.2.7 Topología de Conexión
Para la conexión de las diferentes estaciones base se utilizará una topología de
conexión en estrella que posee una fiabilidad muy alta, ya que si existen
problemas de conexión con una célula, sólo ella quedará aislada. Este tipo de
conexión se puede optimizar a través de enlaces (microondas y fibra óptica entre
otros), utilizados como respaldo. Posee una mayor expansión, su mantenimiento
es sencillo y se aplica cuando las células están cerca una de otras.
La elección de la topología de conexión a utilizar se ha realizado en base a lo
expuesto en el capitulo 3, sección 3.4.1 (Figura 3.6).
4.3 FASE DE PLANEACIÓN.
Después de obtener los requerimientos iniciales: delimitación del área geográfica a
servir, número de BS, modelos de propagación, configuración y ubicación
preliminar de las estaciones base; se realizará la simulación de cobertura
preliminar, los ajustes del sistema y la comparación de las tecnologías GSM y
UMTS a través de la herramienta de planeación ICS Telecom para un nivel
mínimo de intensidad de campo de 51dBμV/m equivalentes a –92dBm.
4.3.1 Planeación de Cobertura
Configuración de parámetros en la herramienta ICS Telecom
En las siguientes imágenes se muestra un ejemplo de configuración de la estación
base (BTS) ubicada en el municipio de Olocuilta.
388
Figura 4.2 Ventana de Configuración de Parámetros (General 1 de 5)
En la ventana anterior se muestran los parámetros generales de transmisión
relacionados a la BTS como: la potencia, pérdidas por cables, altura de antena y
tecnología de acceso entre otros.
389
Figura 4.3 Ventana de Configuración de Parámetros (Patrón 2 de 5)
En esta ventana se realizan las configuraciones del tipo de antena, patrón de
radiación, azimuth, tilt, entre otros.
390
Figura 4.4 Ventana de Configuración de Parámetros (Canales 3 de 5)
En esta ventana se seleccionan los canales y las frecuencias de transmisión y
recepción para GSM, como la separación entre frecuencias de TX y RX.
391
Figura 4.5 Ventana de Configuración de Parámetros (Sitio 4 de 5)
En esta ventana se configuran las coordenadas geográficas (grados, minutos y
segundos) para la ubicación física de la estación base.
392
Figura 4.6 Ventana de Configuración de Parámetros (Avanzado 5 de 5)
En la ventana anterior se realizan configuraciones relacionadas con la tecnología
GSM como el piso de ruido, umbral de cobertura. También opciones relacionadas
con la disponibilidad del servicio y la actividad de tráfico.
393
Figura 4.7 Configuración del Modelo de Propagación
En la ventana anterior se realiza la selección del modelo de propagación y otros
factores que influyen en las condiciones del trayecto radio eléctrico.
394
4.3.2 Simulación de cobertura preliminar.
Figura 4.8 Diagrama de cobertura de TX, con tres sectores y separación mínima de 120º
En la figura anterior se observa que la cobertura excede el límite del área de
servicio; existen lobulos que radían sobre áreas que no necesitan ser atendidas,
las áreas dominantes se traslapan cubriendo la misma zona. Por tanto, se
desarrollo un proceso iterativo para alcanzar el ajuste necesario de los sistemas,
realizando modificaciones como: ajuste de potencia, debido a los modelos de
propagación a utilizar para ésta simulación; azimuth, para orientar el lóbulo
principal sobre el área objetivo a servir; tilts entre –3º y –8º en algunos casos,
obteniendo una mayor pentración que mejora la calidad de la señal recibida y
395
número de sectores, para optimizar los recursos económicos. En la siguiente
figura se muestran los resultados de los ajustes realizados.
Figura 4.9 Ajustes realizados a las estaciones base sobre el departamento de La Paz
Una vez realizados los ajustes, se procede a realizar la simulación de cobertura
para cada uno de los sistemas (GSM y UMTS), detallando la configuración de
todos los parámetros para las BS y los porcentajes de cobertura por cada sistema.
396
Cobertura de red GSM 1800 MHz
La figura 4.10 muestra los diferentes niveles de cobertura para un valor mínimo de
intensidad de campo (recepción) de 51dBμV/m, después de realizar los ajustes
necesarios en cada una de las estaciones base.
Figura 4.10 Cobertura de red GSM 1800MHz
Las tablas 4.16 y 4.17 muestran la configuración, ubicación y parametrización
utilizada para las diferentes estaciones bases.
397
Tabla 4.16 Configuración detallada con los parámetros de las BTS
Nombre de
Estación
Longitud
(DEG º)
Latitud
(DEG º)
Altura
Antena
(m)
Potencia
Radiada
(W)
BW
Tx/Rx
(KHz)
Azimuth
(°)
Altura
Antena Rx
(m)
Modelo
(PRM)
Aereop120 -89.03393 13.2712 50 234.98 200 120 1.5 ITU526
Aereop240 -89.03393 13.2712 50 234.98 200 240 1.5 ITU526
Aereop240 -89.03278 13.26369 16 375.86 200 240 1.5 ITU526
AereopES -89.03278 13.26369 16 375.86 200 120 1.5 ITU526
Aereopuert -89.03393 13.2712 50 234.98 200 0 1.5 ITU526
CSol1 -88.5726 13.19353 40 269.79 200 305 1.5 ITU526
CSol1120 -88.5726 13.19353 40 269.79 200 95 1.5 ITU526
CSol2 -88.54037 13.17554 46 248.33 200 350 1.5 ITU526
CSol2120 -88.54037 13.17554 46 248.33 200 95 1.5 ITU526
CSol3 -89.0124 13.21192 60 203.72 200 85 1.5 ITU526
398
CSol3240 -89.0124 13.21192 60 203.72 200 295 1.5 ITU526
Ichanm240 -88.52442 13.29473 60 202.78 200 230 1.5 ITU526
Ichanmiche -88.52442 13.29473 60 202.78 200 0 1.5 ITU526
LasIsl240 -88.59307 13.24138 60 203.72 200 240 1.5 ITU526
LasIsletas -88.59307 13.24138 60 203.72 200 70 1.5 ITU526
LCarbo240 -88.54267 13.37016 40 267.94 200 210 1.5 ITU526
LCarbonera -88.54267 13.37016 40 267.94 200 330 1.5 ITU526
Olocui120 -89.06488 13.33404 60 203.72 200 125 1.5 ITU526
Olocuilta -89.06488 13.33404 60 203.72 200 5 1.5 ITU526
SantiN120 -88.56223 13.2939 70 177.02 200 140 1.5 ITU526
SantiNonua -88.56223 13.2939 70 177.02 200 0 1.5 ITU526
SAntMa120 -89.02137 13.34247 60 203.72 200 115 1.5 ITU526
SAntMa240 -89.02137 13.34247 60 203.72 200 235 1.5 ITU526
SAntMashua -89.02137 13.34247 60 203.72 200 0 1.5 ITU526
399
SJuanN240 -88.5329 13.29515 60 203.72 200 230 1.5 ITU526
SJuanNonua -88.5329 13.29515 60 203.72 200 0 1.5 ITU526
SJuanT120 -89.05374 13.3012 40 269.17 200 120 1.5 ITU526
SJuanT240 -89.00533 13.37182 40 268.55 200 240 1.5 ITU526
SJuanTalpa -89.05374 13.3012 40 269.17 200 0 1.5 ITU526
SJuanTepez -89.00533 13.37182 40 268.55 200 83 1.5 ITU526
SLuisH120 -88.57476 13.216 60 203.25 200 120 1.5 ITU526
SLuisHerra -88.57476 13.216 60 203.25 200 0 1.5 ITU526
SLuisT120 -89.05423 13.28347 50 233.90 200 120 1.5 ITU526
SLuisT240 -89.05423 13.28347 50 233.90 200 240 1.5 ITU526
SLuisTalpa -89.05423 13.28347 50 233.90 200 0 1.5 ITU526
SPedro120 -89.02145 13.32487 60 203.72 200 295 1.5 ITU526
SPedro240 -89.02145 13.32487 60 203.72 200 55 1.5 ITU526
SPedroMasa -89.02145 13.32487 60 203.72 200 175 1.5 ITU526
400
SRafaO120 -88.55007 13.3001 50 233.90 200 120 1.5 ITU526
SRafaO240 -88.55007 13.3001 50 233.90 200 240 1.5 ITU526
SRafaObraj -88.55007 13.3001 50 233.90 200 0 1.5 ITU526
Zacate1 -88.52128 13.30516 44 250.63 200 0 1.5 ITU526
Zacate240 -88.5211 13.3023 30 309.05 200 240 1.5 ITU526
Zacate240 -88.52128 13.30516 44 250.63 200 240 1.5 ITU526
Zacatecolu -88.5211 13.3023 30 309.05 200 0 1.5 ITU526
Tabla 4.17 Configuración detallada con los parámetros de las BTS (Continuación)
Nombre de
Estación
Frec.
TX
MHz
Frec.
RX
MHz
Potencia
Nominal
(W)
TX/RX
Ganancia
Antena
(dB)
Perdidas
Tx (dB)
Perdidas
Rx (dB)
Umbral
10-3
(dBm)
Umbral
10-6
(dBm)
Tilt
(°) Señal MOD
Aereop120 1941 1861 20 17 3.3 3.22 -88 -83 0 GSM GMSK
Aereop240 1941 1861 20 17 3.3 3.22 -88 -83 0 GSM GMSK
Aereop240 1942 1862 20 17 1.26 1.23 -88 -83 0 GSM GMSK
AereopES 1942 1862 20 17 1.26 1.23 -88 -83 0 GSM GMSK
401
Aereopuert 1941 1861 20 17 3.3 3.22 -88 -83 0 GSM GMSK
CSol1 1943 1863 20 17 2.7 2.64 -88 -83 0 GSM GMSK
CSol1120 1943 1863 20 17 2.7 2.64 -88 -83 0 GSM GMSK
CSol2 1944 1864 20 17 3.06 2.99 -88 -83 -4 GSM GMSK
CSol2120 1944 1864 20 17 3.06 2.99 -88 -83 0 GSM GMSK
CSol3 1952 1872 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
CSol3240 1952 1872 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
Ichanm240 1971 1891 20 17 3.94 3.84 -88 -83 -3 GSM GMSK
Ichanmiche 1971 1891 20 17 3.94 3.84 -88 -83 0 GSM GMSK
LasIsl240 1952 1872 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
LasIsletas 1952 1872 20 17 3.92 3.82 -88 -83 -3 GSM GMSK
LCarbo240 1972 1892 20 17 2.73 2.66 -88 -83 0 GSM GMSK
LCarbonera 1972 1892 20 17 2.73 2.66 -88 -83 -6 GSM GMSK
Olocui120 1953 1873 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
402
Olocuilta 1953 1873 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
SantiN120 1960 1880 20 17 4.53 4.42 -88 -83 -4 GSM GMSK
SantiNonua 1960 1880 20 17 4.53 4.42 -88 -83 0 GSM GMSK
SAntMa120 1954 1874 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
SAntMa240 1954 1874 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
SAntMashua 1954 1874 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
SJuanN240 1955 1875 20 17 3.92 3.82 -88 -83 -4 GSM GMSK
SJuanNonua 1955 1875 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
SJuanT120 1956 1876 20 17 2.71 2.65 -88 -83 0 GSM GMSK
SJuanT240 1961 1881 20 17 2.72 2.65 -88 -83 -3 GSM GMSK
SJuanTalpa 1956 1876 20 17 2.71 2.65 -88 -83 0 GSM GMSK
SJuanTepez 1961 1881 20 17 2.72 2.65 -88 -83 -8 GSM GMSK
SLuisH120 1964 1884 20 17 3.93 3.84 -88 -83 0 GSM GMSK
SLuisHerra 1964 1884 20 17 3.93 3.84 -88 -83 0 GSM GMSK
SLuisT120 1957 1877 20 17 3.32 3.24 -88 -83 0 GSM GMSK
403
SLuisT240 1957 1877 20 17 3.32 3.24 -88 -83 -3 GSM GMSK
SLuisTalpa 1957 1877 20 17 3.32 3.24 -88 -83 0 GSM GMSK
SPedro120 1958 1878 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
SPedro240 1958 1878 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 GSM GMSK
SPedroMasa 1958 1878 20 17 3.92 3.82 -88 -83 -8 GSM GMSK
SRafaO120 1959 1879 20 17 3.32 3.24 -88 -83 -6 GSM GMSK
SRafaO240 1959 1879 20 17 3.32 3.24 -88 -83 -6 GSM GMSK
SRafaObraj 1959 1879 20 17 3.32 3.24 -88 -83 0 GSM GMSK
Zacate1 1963 1883 20 17 3.02 2.95 -88 -83 0 GSM GMSK
Zacate240 1962 1882 20 17 2.11 2.06 -88 -83 0 GSM GMSK
Zacate240 1963 1883 20 17 3.02 2.95 -88 -83 0 GSM GMSK
Zacatecolu 1962 1882 20 17 2.11 2.06 -88 -83 0 GSM GMSK
404
El porcentaje de territorio cubierto con la configuración y ubicación final de las
BTS se presenta en la siguiente tabla.
Tabla 4.18 Porcentajes de cobertura para GSM 1800MHz.
Capa de
Clutter59
Superficie
(km2)
Superficie
Cubierta
(km2)
Porcentaje
Cubierto
(%)
Altitud
Promedio
(msnm)
Altitud
Promedio
Cubierta
(m)
Zona Rural 639.7975 611.0725 95.5103 80.27 72.74
Zona Urbana 11.8375 11.8225 99.8733 154.97 154.68
Bosque 484.7225 415.4575 85.7104 365.66 336.68
Agua 28.69 19.115 66.626 242.61 155.18
Total 1165.0475 1057.4675 90.77 843.51 719.28
Cobertura de red UMTS 1800 MHz
La Figura 4.11 muestra los diferentes niveles de cobertura para un valor mínimo
de intensidad de campo (recepción) de 51dBμV/m, después de realizar los ajustes
necesarios en cada una de los Nodos B.
Las tablas 4.19 y 4.20 muestra la configuración, ubicación y parametrización
utilizada para las diferentes estaciones bases.
59
En teoría de las comunicaciones, antenas y radares, se define como el ruido provocado por los ecos o reflexiones, en elementos ajenos al sistema (montañas, superficie del mar, etc.), que hacen que la SNR no sea la propicia en un sistema.
405
Figura 4.11 Cobertura UMTS 1800MHz
406
Tabla 4.19 Configuración detallada con los parámetros de los Nodos B
Nombre de
Estación
Longitud
(º)
Latitud
(º)
Altura
Antenna
(m)
Potencia
Radiada (W)
BW
Tx/Rx
(KHz)
Azimuth
(°)
Altura
Antena Rx
(m)
Modelo
(PRM)
Aereop120 -89.03393 13.2712 50 235.52 5000 120 1.5 ITU526
Aereop240 -89.03393 13.2712 50 235.52 5000 240 1.5 ITU526
Aereop240 -89.03278 13.26369 16 375.86 5000 240 1.5 ITU526
Aereopuer1 -89.03278 13.26369 16 375.86 5000 120 1.5 ITU526
Aereopuert -89.03393 13.2712 50 235.52 5000 0 1.5 ITU526
CostaS1 -88.5726 13.19353 40 269.79 5000 305 1.5 ITU526
CostaS120 -88.54037 13.17554 46 247.76 5000 95 1.5 ITU526
CostaS120 -89.0124 13.21192 60 203.72 5000 85 1.5 ITU526
CostaS120 -88.5726 13.19353 40 269.79 5000 95 1.5 ITU526
CostaS2 -88.54037 13.17554 46 247.76 5000 350 1.5 ITU526
CostaS3 -89.0124 13.21192 60 203.72 5000 295 1.5 ITU526
407
Ichanm240 -88.52442 13.29473 60 203.25 5000 230 1.5 ITU526
Ichanmiche -88.52442 13.29473 60 203.25 5000 0 1.5 ITU526
LasIsl240 -88.59307 13.24138 60 203.72 5000 240 1.5 ITU526
LasIsletas -88.59307 13.24138 60 203.72 5000 70 1.5 ITU526
LCarbo240 -88.54267 13.37016 40 268.55 5000 210 1.5 ITU526
LCarbonera -88.54267 13.37016 40 268.55 5000 330 1.5 ITU526
Olocui120 -89.06488 13.33404 60 203.25 5000 125 1.5 ITU526
Olocuilta -89.06488 13.33404 60 203.25 5000 5 1.5 ITU526
SantiN120 -88.56223 13.2939 70 178.25 5000 140 1.5 ITU526
SantiNonua -88.56223 13.2939 70 178.25 5000 0 1.5 ITU526
SAntoM120 -89.02137 13.34247 60 217.79 5000 115 1.5 ITU526
SAntoM240 -89.02137 13.34247 60 217.79 5000 235 1.5 ITU526
SAntoMasah -89.02137 13.34247 60 217.79 5000 0 1.5 ITU526
SJuanN240 -88.5329 13.29515 60 202.78 5000 230 1.5 ITU526
408
SJuanNona -88.5329 13.29515 60 202.78 5000 0 1.5 ITU526
SJuanT120 -89.05374 13.3012 40 267.94 5000 120 1.5 ITU526
SJuanT240 -89.00533 13.37182 40 269.79 5000 240 1.5 ITU526
SJuanTalpa -89.05374 13.3012 40 267.94 5000 0 1.5 ITU526
SJuanTepe -89.00533 13.37182 40 269.79 5000 83 1.5 ITU526
SLuisH120 -88.57476 13.216 60 203.72 5000 120 1.5 ITU526
SLuisHerra -88.57476 13.216 60 203.72 5000 0 1.5 ITU526
SLuisT120 -89.05423 13.28347 50 232.83 5000 120 1.5 ITU526
SLuisT240 -89.05423 13.28347 50 232.83 5000 240 1.5 ITU526
SLuisTalpa -89.05423 13.28347 50 232.83 5000 0 1.5 ITU526
SPedro120 -89.02145 13.32487 60 201.85 5000 295 1.5 ITU526
SPedro240 -89.02145 13.32487 60 201.85 5000 55 1.5 ITU526
SPedroMasa -89.02145 13.32487 60 201.85 5000 175 1.5 ITU526
SRafaO120 -88.55007 13.3001 50 235.52 5000 120 1.5 ITU526
409
SRafaO240 -88.55007 13.3001 50 235.52 5000 240 1.5 ITU526
SRafaObra -88.55007 13.3001 50 235.52 5000 0 1.5 ITU526
Zacate240 -88.5211 13.3023 30 309.05 5000 240 1.5 ITU526
Zacate240 -88.52128 13.30516 44 251.21 5000 240 1.5 ITU526
Zacateco1 -88.5211 13.3023 30 309.05 5000 0 1.5 ITU526
Zacateco2 -88.52128 13.30516 44 251.21 5000 0 1.5 ITU526
Tabla 4.20 Configuración detallada con los parámetros de los Nodos B (Continuación)
Nombre de
Estación
Frec.
TX
(MHz)
Frec.
RX
(MHz)
Potencia
Nominal
(W)
Tx/Rx
Ganancia
Antena
(dB)
Perdi-
das
TX
(dB)
Perdi-
das
Rx
(dB)
Umbral
10-3
(dBm)
Umbral
10-6
(dBm)
Tilt
(°) Señal MOD
Aereop120 1932.5 1852.5 20 17 3.29 0 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
Aereop240 1932.5 1852.5 20 17 3.29 0 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
Aereop240 1937.5 1857.5 20 17 1.26 1.23 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
410
Aereopuer1 1937.5 1857.5 20 17 1.26 1.23 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
Aereopuert 1932.5 1852.5 20 17 3.29 0 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
CostaS1 1942.5 1862.5 20 17 2.7 2.64 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
CostaS120 1947.5 1867.5 20 17 3.07 2.99 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
CostaS120 1952.5 1872.5 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
CostaS120 1942.5 1862.5 20 17 2.7 2.64 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
CostaS2 1947.5 1867.5 20 17 3.07 2.99 -88 -83 -4 WCDMA FDD QPSK
CostaS3 1952.5 1872.5 20 17 3.92 3.82 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
Ichanm240 1962.5 1882.5 20 17 3.93 3.83 -88 -83 -3 WCDMA FDD QPSK
Ichanmiche 1962.5 1882.5 20 17 3.93 3.83 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
LasIsl240 1957.5 1877.5 20 17 3.92 3.83 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
LasIsletas 1957.5 1877.5 20 17 3.92 3.83 -88 -83 -3 WCDMA FDD QPSK
LCarbo240 1967.5 1887.5 20 17 2.72 2.66 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
LCarbonera 1967.5 1887.5 20 17 2.72 2.66 -88 -83 -6 WCDMA FDD QPSK
Olocui120 1962.5 1882.5 20 17 3.93 3.83 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
411
Olocuilta 1962.5 1882.5 20 17 3.93 3.83 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SantiN120 1937.5 1857.5 20 17 4.5 4.39 -88 -83 -4 WCDMA FDD QPSK
SantiNonua 1937.5 1857.5 20 17 4.5 4.39 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SAntoM120 1967.5 1887.5 20 17 3.63 0 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SAntoM240 1967.5 1887.5 20 17 3.63 0 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SAntoMasah 1967.5 1887.5 20 17 3.63 0 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SJuanN240 1972.5 1892.5 20 17 3.94 3.85 -88 -83 -4 WCDMA FDD QPSK
SJuanNona 1972.5 1892.5 20 17 3.94 3.85 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SJuanT120 1977.5 1897.5 20 17 2.73 2.67 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SJuanT240 1942.5 1862.5 20 17 2.7 2.63 -88 -83 -3 WCDMA FDD QPSK
SJuanTalpa 1977.5 1897.5 20 17 2.73 2.67 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SJuanTepe 1942.5 1862.5 20 17 2.7 2.63 -88 -83 -8 WCDMA FDD QPSK
SLuisH120 1957.5 1877.5 20 17 3.92 3.83 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SLuisHerra 1957.5 1877.5 20 17 3.92 3.83 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
412
SLuisT120 1982.5 1902.5 20 17 3.34 3.26 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SLuisT240 1982.5 1902.5 20 17 3.34 3.26 -88 -83 -3 WCDMA FDD QPSK
SLuisTalpa 1982.5 1902.5 20 17 3.34 3.26 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SPedro120 1987.5 1907.5 20 17 3.96 3.86 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SPedro240 1987.5 1907.5 20 17 3.96 3.86 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
SPedroMasa 1987.5 1907.5 20 17 3.96 3.86 -88 -83 -8 WCDMA FDD QPSK
SRafaO120 1932.5 1852.5 20 17 3.29 3.21 -88 -83 -6 WCDMA FDD QPSK
SRafaO240 1932.5 1852.5 20 17 3.29 3.21 -88 -83 -6 WCDMA FDD QPSK
SRafaObra 1932.5 1852.5 20 17 3.29 3.21 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
Zacate240 1947.5 1867.5 20 17 2.11 2.06 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
Zacate240 1952.5 1872.5 20 17 3.01 2.94 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
Zacateco1 1947.5 1867.5 20 17 2.11 2.06 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
Zacateco2 1952.5 1872.5 20 17 3.01 2.94 -88 -83 0 WCDMA FDD QPSK
413
El porcentaje de territorio cubierto con la configuración y ubicación final de los
Nodos B se presenta en la siguiente tabla.
Tabla 4.21 Porcentajes de cobertura para UMTS 1800MHz.
Capa de
Clutter
Superficie
(km2)
Superficie
Cubierta
(km2)
Porcentaje
Cubierto (%)
Altitud
Promedio
(msnm)
Altitud
Promedio
Cubierta
(m)
Zona Rural 639.7975 611.075 95.5107 80.27 72.75
Zona Urbana 11.8375 11.8225 99.8733 154.97 154.68
Bosques 484.7225 415.4675 85.7124 365.66 336.68
Agua 28.69 19.125 66.6609 242.61 155.34
Total 1165.0475 1057.49 90.78 843.51 719.45
4.4 PLANEACIÓN DETALLADA.
4.4.1 Comparación de Cobertura de las redes GSM y UMTS 1800
MHz para servicios de Voz.
Nivel de Referencia GSM 1800
En base a la especificación técnica TS05.05 versión 8.15.0 de 3GPP, el nivel de
referencia de sensibilidad para una estación móvil clase 1 ó 2 operando en la
banda de 1800MHz y con modulación GMSK es de –100/–102dBm, por lo que se
realizará la simulación tomando como base el valor de –100dBm.
414
Nivel de Referencia UMTS 1800
En el caso de UMTS para encontrar la potencia del nivel de referencia requerido
se debe hacer uso de una fórmula para el cálculo de la sensibilidad del receptor y
al mismo tiempo de la recomendación ITU-R M.1225 para componentes terrenales
de donde se obtiene la siguiente tabla de valores estandarizados:
l i k (4.9)
En donde, «l» es el nivel de señal requerida por el receptor; «i» es la potencia de
ruido recibida y «k» el la relación Ec/Io requerida.
Tabla 4.22 Tabla de valores estandarizados para servicio de voz
Id. Elemento Valor Descripción
f Densidad de Ruido
Térmico –174.00dBm/Hz
Es la densidad de ruido por Hertz a la
entrada del receptor.
g Figura de Ruido
recibida 8.00dB
El factor de ruido del sistema de
recepción con referencia a la entrada
del receptor.
h Densidad de ruido
en el receptor –166.00dBm/Hz
h = f + g
i Potencia de ruido
en el receptor –100.16dBm
i = 10·log10(W) + h; en donde W =
3840000Hz
j Margen de
Interferencia –10dB
j = 10·log10 [1 /1–(NR/100)], en donde
NR =90 %
k Relación Ec/Io
Requerida –6.85dB
k = 10·log10[Eb/No / (W/R)] – j, en
donde Eb/No = 6.5 dB
l Potencia de Señal
Requerida --- dBm
l = i + k
415
Resolviendo entonces, para la sensibilidad del receptor con modulación QPSK y
para un servicio de voz de 12.2 Kbps tendremos:
l i k
100.16dBm 6.85dB 107dBm
Con los valores de la potencia de señal requerida para un servicio de voz en la
tecnología UMTS y GSM, se procederá a comparar las diferencias en la cobertura
de manera visual en la figura 4.12, y las tablas 4.23 y 4.24 presentan los
porcentajes de cobertura resultantes.
Tabla 4.23 Porcentajes de cobertura GSM para un Servicio de Voz
Código Clutter Superficie (Km2) Superficie Cubierta (Km2) % Cubierto
Rural 639.7975 621.12 97.0807
Urbano 11.8375 11.8375 100
Bosques 484.7225 437.3475 90.2264
Tabla 4.24 Porcentajes de cobertura WCDMA para un Servicio de Voz
Código Clutter Superficie (Km2) Superficie Cubierta (Km2) % Cubierto
Rural 639.7975 630.67 98.5734
Urbano 11.8375 11.8375 100
Bosques 484.7225 445.975 92.0063
416
Figura 4.12 Comparación de los mapas de cobertura de GSM y UMTS para un servicio de voz
Cobertura GSM para un servicio de Voz con un nivel
de sensibilidad de receptor de –100dBm
Cobertura WCDMA para un servicio de Voz con un
nivel de sensibilidad de receptor de –106 dBm.
417
La definición de las áreas urbanas, rurales, y bosques pertenecientes al
departamento de La Paz, se encuentran en el mapa de «clutter» que se muestra
en la figura 4.13.
Figura 4.13 Mapa de clutter
418
Análisis para el Servicio de Voz
De acuerdo a la figura 4.14 de las coberturas de ambos sistemas y a los datos
obtenidos en el análisis de cobertura presentado en las tablas 4.21 y 4.22 se
pueden obtener los siguientes resultados:
- Existe una diferencia entre los niveles teóricos de potencia en la señal
requerida para establecer una conexión con los usuarios entre los sistemas
GSM y UMTS para un servicio de voz, la cual corresponde a 5dBm; que
representa la necesidad de GSM del doble de potencia (6dBm) para
establecer el servicio, siendo UMTS el estándar con mayor sensibilidad o
menor requerimiento al momento de realizar una conexión en el sentido
downlink.
- Con respecto a las gráficas de cobertura, no se observan diferencias
significativas en el contorno del departamento de La Paz, poseen las
mismas zonas cubiertas con niveles de intensidad de campo similares y al
mismo tiempo, pequeñas zonas sin cobertura debido a la morfología del
terreno. Sin embargo, un mayor nivel de sensibilidad (UMTS de –107 dBm)
se puede inferir como un mayor alcance de cobertura fuera de los límites
establecidos del departamento en cuestión o como una mayor área de
traslape.
- Para finalizar, los resultados presentan a través de las tablas comparativas
una relación de porcentajes de cobertura de ambos sistemas en las capas
de clutter con que se cuentan; siendo la tecnología UMTS la que posee
porcentajes de 1.5% mayor en el área rural que corresponde a 9.6Km2,
1.78% mayor en el área de bosques que corresponde a 8.6Km2, mientras
que en área urbana ambos sistemas cubren el 100% correspondiente a
11,8375Km2.
419
4.4.2 Comparación de Cobertura de las Redes GSM y UMTS
1800MHz para servicios de Datos.
Nivel de Referencia GSM 1800
De acuerdo a la especificación técnica TS 05.05 versión 8.15.0 de 3GPP, el nivel
de referencia de sensibilidad para una estación móvil clase 1 operando en la
banda de 1800 MHz con modulación 8-PSK en condiciones de propagación
estática y bajo el esquema MCS-9 requiere un nivel de recepción de –86dBm para
obtener una velocidad de transferencia de datos de 60Kbps.
Nivel de Referencia UMTS 1800
Para encontrar la potencia del nivel de referencia requerida en UMTS se debe
hacer uso de la fórmula utilizada anteriormente para el servicio de voz (Ecuación
4.8). Solo que esta vez para un servicio de transmisión de datos en tiempo real
con una velocidad de transferencia de 144 Kbps, que sería requerida para un
servicio de video-llamada.
Tabla 4.25 Tabla de valores estandarizados para servicio de datos
Id. Elemento Valor Descripción
f Densidad de Ruido
Térmico –174.00dBm/Hz
Es la densidad de ruido por Hertz a la
entrada del receptor.
g Figura de Ruido
recibida 8.00dB
El factor de ruido del sistema de
recepción con referencia a la entrada
del receptor.
h Densidad de ruido –166.00dBm/Hz h = f + g
420
en el receptor
i Potencia de ruido
en el receptor –100.16dBm
i = 10·log10(W) + h; en donde W =
3840000Hz
j Margen de
Interferencia –10dB
j = 10·log10 [1 /1–(NR/100)], en donde
NR =90 %
k Relación Ec/Io
Requerida 2.73dB
k = 10·log10[Eb/No / (W/R)] – j, en
donde Eb/No = 6.5 dB
l Potencia de Señal
Requerida --- dBm
l = i + k
Resolviendo entonces, para la sensibilidad del receptor con modulación QPSK y
para un servicio de datos de 144 Kbps tendremos:
l i k
100.16dBm 2.73dB
97dBm
Con los valores de la potencia de señal requerida para un servicio de datos en la
tecnología UMTS y GSM, se procederá a comparar las diferencias en la cobertura
de manera visual en la figura 4.14 y las tablas 4.26 y 4.27 presentan los
porcentajes de cobertura resultantes.
421
Figura 4.14 Comparación de los mapas de cobertura de GSM y UMTS para un servicio de datos
Cobertura GSM para un servicio de Datos con un nivel
de sensibilidad de receptor de –86 dBm.
Cobertura WCDMA para un servicio de datos con un
nivel de sensibilidad de receptor de –95dBm.
422
Tabla 4.26 Porcentajes de cobertura GSM para un Servicio de Datos a 60Kbps
Código Clutter Superficie (Km2) Superficie Cubierta (Km2) % Cubierto
Rural 639.7975 584.4125 91.3434
Urbano 11.8375 11.8 99.6832
Bosques 484.7225 398.745 82.2625
Tabla 4.27 Porcentajes de cobertura UMTS para un Servicio de Datos a 144Kbps
Código Clutter Superficie (Km2) Superficie Cubierta (Km2) % Cubierto
Rural 639.7975 617.7925 96.5606
Urbano 11.8375 11.8275 99.9155
Bosques 484.7225 422.59 87.1818
Análisis para el Servicio de Datos
De acuerdo a la figura 4.14 de las coberturas de ambos sistemas y a los datos
obtenidos en el análisis de cobertura presentado en las tablas 4.26 y 4.27 se
pueden obtener los siguientes resultados:
- Existe una diferencia muy considerable entre los niveles teóricos de
potencia en la señal requerida para establecer una conexión con los
usuarios entre los sistemas GSM y UMTS para un servicio de datos, la cual
corresponde a 11dBm; que representa la necesidad de GSM de diez veces
más potencia para establecer dicho servicio, siendo UMTS el estándar con
mayor sensibilidad o menor requerimiento al momento de realizar una
conexión en el sentido downlink. Es necesario recalcar que se han
423
seleccionado servicios de datos en tiempo real y que existe una diferencia
de velocidad de conexión de 60Kbps para GSM y 144Kbps para UMTS.
- Con respecto a las gráficas de cobertura, sí se observan diferencias
significativas tanto en el color de los niveles de intensidad de campo como
cerca del contorno del departamento de La Paz, lo que no varía son las
pequeñas zonas sin cobertura debido a la morfología del terreno. Con ello
se entiende que el área de GSM para el establecimiento del servicio de
datos se ha visto reducida en cierta proporción y que cerca de los bordes o
límites del departamento existe la probabilidad de no obtener una conexión
o de perder la señal durante el desplazamiento del teléfono móvil. Mientras
que el área de cobertura de UMTS posee menos zonas azules las cuales
representan el nivel mínimo de potencia requerida por la conexión para
establecer el servicio.
- Si se comparan los porcentajes de cobertura de ambos sistemas
presentados en las tablas y con las capas de clutter con que se cuenta;
sigue siendo la tecnología UMTS la que posee mejores porcentajes: 5.2%
mayor en el área rural que corresponde a 33.4Km2, 4.9% mayor en el área
de bosques que corresponde a 23.8Km2 y en el área urbana 0.23% mayor
que corresponde a 0.03Km2 lo cual no es muy significativo.