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ESTUDIO DE LA COEXISTENCIA DE LOS SERVICIOS IMT Y FIJO POR SATÉLITE EN LA BANDA DE 3.5 GHZ
PARA COLOMBIA
ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO
Convenio Especial de Cooperación
ANE - ESCUELA 034 - 2019
Ing. Guillermo Teuta Gómez – Director del proyecto
X Congreso internacional de Espectro
Noviembre 9 de 2020
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Grupo de investigadores
Ing. Germán Darío Castellanos Tache.
Investigador
Ing. Guillermo Teuta Gómez.
Director e investigador
Ing. Hernán Paz Penagos.
Investigador
Ing. María Fernanda Montero Molina.
Coinvestigadora
Prof. Wout Joseph.
Asesor internacional, U. Gante (Bélgica)
Ing. Luis Felipe Riaño Galeano.
Asistente de investigación
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Contenido
1. Problemática y justificación
2. Objetivo general
3. Metodología del proyecto de investigación
4. Resultados de las simulaciones y la emulaciones
5. Comparación de metodologías
6. Observaciones, recomendaciones y trabajos futuros
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Problemática y justificación
▪ La demanda de espectropara IMT dentro del rango de3300 a 4200 MHz estáaumentando para soportar lascomunicaciones de 5G.
▪Cuando las Administracionesutilizan bandas para nuevosservicios, existe la posibilidadde generar interferenciasentre los servicios nuevos y losya existentes.
Cronograma Plan 5G
Fuente: MINTIC, 2019
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Problemática y justificación
Sub-bandas identificadas para IMT para la banda3300-3700 MHz, Región 2
Canalización de la banda de 3300 a 3700 MHz
Fuente: UIT-R M.1036-6, 2019.
Fuente: ANE, 2019.
Atribución banda 3600 MHz en Colombia
Fuente: ITU-R WP 5D, 2019.
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Objetivo general
Realizar un estudio de lacoexistencia de los servicios MÓVIL yFIJO POR SATÉLITE (FSS) en la banda3500 a 3700 MHz, realizandosimulaciones y pruebas delaboratorio que aporten informacióntécnica relacionada con losparámetros de protección entredichos servicios para el uso futuro deesta banda con servicios IMT de 5Generación.
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Metodología de investigación
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Fase 1. Estudios teóricos
▪ Revisión de marco teórico▪ Revisión de casos internacionales▪ Identificación de escenarios
Esquema para escenarios
de convivencia ** Reporte UIT.R -M 2292-0. Según Tabla 4. Parámetros para la banda entre 3-6 GHz.
Propuesta de escenarios de interferencia entre servicios LTE-A Y FSS
Macro celda suburbana (0.3 - 2 Km, 0.6 Km Típ. Edificaciones hasta 3 pisos, vegetación ligera, grandes avenidas)**
Estación LTE-A y FSS terrenal (4)
Usuario LTE-A y estación terrenal (2)
Estacion Satelital y usuario LTE-A (2)
Usuario LTE-A y estación terrenal (2)
Macro celda urbana (150 - 600 m, 300 m Tip. Avenidas tráfico motorizado ligero y edificios altos)**
Estación LTE-A y FSS terrenal (4)
Estacion Satelital y usuario LTE-A (2)
Pico celda urbana - Indoor (< 100m depende de cobertura y capacidad interior. C. comerciales, aeropuertos, etc)**
Estación LTE-A y FSS terrenal (4)
Usuario LTE-A y estación terrenal (2)
Usuario LTE-A y estación terrenal (2)
MODO TDD/FDD
Estacion Satelital y usuario LTE-A (2)
Micro celda urbana - Outdoor (50-200 m, 100 m Tip. Gran concentración de edificios altos, estadios, parques)**
Estación LTE-A y FSS terrenal (4)
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Fase 2. Estudios técnicos
▪ Simulaciones ICS Telecom▪ Pruebas de laboratorio (emulación)▪ Análisis de resultados▪ Validación▪ Recomendaciones
Árbol de simulaciones
Escenarios seleccionados
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Parámetros generales para las estaciones LTE-A y FSS
(1) Report ITU.R M.2292. (2) Resolution 774/2018 ANE. (3) Central frequency variable from 3655 to 3718. (4) SES-6 2016. (5) DVB-S2. (6) Earth station Performance
Requirements.
Parámetro LTE-A eNB LTE-A UE FSS Satélite FSS Terrena
Señal LTE-A TDD LTE-A TDD DVB-S2 DVB-S2
Potencia nominal (dBm)l43 Suburbano40 Urbano (1)(2) 26(1)(2) 40 -
Ganancia antena TX (dBi) 18(1) 0(1) 50(4) 0
Ganancia antena RX (dBi) 18(1) 0(1) 50(4) +6.2, -1.6, -8.6(6)
Ángulo de diferencia de interferencia (⁰)
- - - 11, 22, 42
Pérdidas Tx y Rx (dB) 0 0 2 0
E.I.R.P (dBm)61 Suburbano
58 Urbano26 90 -
Frecuencia (MHz) 3664-3718(3) 3664-3718(3) 3718(4) 3718(4)
Altura de antena (m) 30 1.5 35800000±0.03% 10
Ancho de banda (MHz) 20(1) 20(1) 36(5) 36(5)
Rx Threshold (dBuV/m) 2.33 7.33 0.1 0.1
KTB (dBm) -101 -101 -104.3 -104.3
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Ángulos de la señal interferente asociados a la ganancia de la antena de FSS
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Parámetros de evaluación de interferencia
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Matriz de resultados Escenario A1(Parámetro de evaluación TD)
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Distancias de protección para los escenarios A1, A2, B1 y B2
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Generación y combinación de señales en SystemVue (emulaciones)
Señal interferida (víctima)
Señal interferente
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Resultados emulación A1
(Ptx=20w, 43 dBm)
Ángulo de la antena FSS de 11°
Ángulo de la antena FSS de 22°
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Distancias de protección y bandas de guarda (emulaciones A1 y B1)
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Comparación de metodologías
Se desarrollaron tres métodos deevaluación de interferencia los cualesdependen de una variedad deparámetros que deben ser tenidos encuenta a la hora de determinar laaplicabilidad de los resultados de cadauno de ellos:
▪ Simulaciones en ICS Telecom.
▪ Emulaciones con software SystemVue.
▪ Análisis estocástico de CNI basado enla densidad espectral de potencia.
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Consolidación de resultados escenarios A1 y B1
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
(-28) - 0 MHz 1 - 5 MHz 6 - 10 MHz 11 - 15 MHz 16 - 20 MHz 21 - 26 MHz
Cocanal Canal Adyacente
Dis
tan
cia
de
pro
tecc
ión
[m
]
Resultados comparativos de DP para ángulo 11⁰
Sim A1 11⁰ Est A1 11⁰ Emu A1 11⁰ Sim B1 11⁰ Est B1 11⁰ Emu B1 11⁰
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(-28) - 0 MHz 1 - 5 MHz 6 - 10 MHz 11 - 15 MHz 16 - 20 MHz 21 - 26 MHz
Cocanal Canal Adyacente
Dis
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]
Resultados comparativos de DP para ángulo 22⁰
Sim A1 22⁰ Est A1 22⁰ Emu A1 22⁰ Sim B1 22⁰ Est B1 22⁰ Emu B1 22⁰
Consolidación de resultados escenarios A1 y B1
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100.000
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(-28) - 0 MHz 1 - 5 MHz 6 - 10 MHz 11 - 15 MHz 16 - 20 MHz 21 - 26 MHz
Cocanal Canal Adyacente
Dis
tan
cia
de
pro
tecc
ión
[m
]
Resultados comparativos de DP para ángulo 42⁰
Sim A1 42⁰ Est A1 42⁰ Emu A1 42⁰ Sim B1 42⁰ Est B1 42⁰ Emu B1 42⁰
Consolidación de resultados escenarios A1 y B1
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Observaciones
• De los resultados de las simulaciones y las emulaciones se puedeinferir que las distancias de protección y las bandas de guarda,dependen ampliamente del parámetro usado para evaluar lainterferencia y de los parámetros particulares de entrada de cadasistema.
• Los resultados mostraron que la interferencia tolerable, basada enlos parámetros TD e I/N, presenta resultados similares en particularpara la banda de 1 a 5 MHz, en donde las distancias de protecciónpara los casos críticos varían entre 82.5 Km y 250 Km.
• Para la interferencia cocanal se encontró una distancia deprotección son superiores a los 250 kilómetros, lo que hace que estetipo de organización de canales sea inviable en Colombia.
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Conclusiones
• Para la interferencia por canal adyacente se evidencia que, paralas metodologías de modelo estocástico y emulaciones parafrecuencias superiores a 2 MHz, las distancias de protección sereducen drásticamente, y a partir de los 5 MHz de banda de guardalas distancias de protección son ligeramente constantes.
• El análisis estocástico de CNI, refleja distancias de protección entre10 Km y 50 Km y para el caso de las emulaciones la variación vadesde 2.5 Km hasta 500 m, en tanto que para las simulaciones sondel orden de decenas de kilométros.
• Para realizar estudios de interferencias particulares, entre los serviciosde LTE-A y FSS en la banda de 3500 MHz, es necesario conocer labase datos de los servicios FSS licenciados actualmente, tanto alinterior del país como en zonas fronterizas (caso crítico con Brasil).
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Trabajos futuros
• Se abren nuevas líneas de investigación que pueden ser abordadospor los organismos del Estado Colombiano, en conjunto con laAcademia, para seguir aportando a los grupos técnicos de la CITELy la UIT.
• Emulaciones y pruebas físicas de sistemas LTE-A con cargas detráfico superiores al 80%, pruebas de campo con equipoespecializado de fabricantes (trails), y estudios de convivencia deservicios para FSS con otros tipo de redes inalámbricas.
• Otras áreas de estudio se extienden al uso de tecnologías comoMachine Learning (ML) e Inteligencia Artificial (AI) para ladeterminación particular de servicios y frecuencias en diferenteszonas del país a partir de las perspectivas de Dynamic SpectrumAllocation (DSA).
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Muchas gracias!