universidad politÉcnica salesiana sede cuenca...

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

SEDE CUENCA

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Tesis Previa a la Obtención del Título de Ingeniero

Electrónico

TÍTULO:

“ANÁLISIS TÉCNICO, SOCIO-ECONÓMICO Y LEGAL

DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL ESTÁNDAR LONG

TERM EVOLUTION ADVANCED EN EL ECUADOR”

AUTORES:

NELSON STALIN BRAVO CAMPOVERDE

BENITO ESTUARDO ÑAUTA ÑAUTA

DIRIGIDO POR:

ING. JUAN INGA ORTEGA

CUENCA - ECUADOR

2013

CERTIFICACIÓN

En calidad de DIRECTOR DE LA TESIS “Análisis Técnico, Socio -

Económico y Legal de la Implementación del Estándar Long Term

Evolution en el Ecuador” elaborada por los Señores Nelson Stalin Bra-

vo Campoverde y Benito Estuardo Ñauta Ñauta. Declaro y certifico la

aprobación del presente trabajo de tesis basándose en la supervisión y

revisión de su contenido.

DECLARATORIA DE RESPONSABILIDAD

Los autores son los únicos responsables por los contenidos, conceptos,

ideas, análisis, resultados investigativos y manifestados en la presente

tesis “Análisis Técnico, Socio - Económico y Legal de la Implemen-

tación del Estándar Long Term Evolution Advanced en el Ecuador”.

Los conceptos desarrollados, análisis realizados y las conclusiones del

presente trabajo, son de exclusiva responsabilidad de los Autores. Auto-

rizamos a la Universidad Politécnica Salesiana el uso de la misma con

fines académicos.

Cuenca, Mayo de 2013

DEDICATORIA

El presente trabajo de tesis lo dedico ha mis queridos padres Rolando y Jovita

por ser el pilar fundamental en la consecución de todos los objetivos planteados, a mis

hermanos Janneth, Omar y Maribel, por siempre estar pendientes, por sus consejos y

voz de aliento para salir adelante, para mis sobrinos Omar, Yamileth y Alex, por dar en

todo momento alegría a mi vida con sus actos y ocurrencias, a todos mis familiares y

amigos que no recordé al momento de escribir esto, esto también se lo debo a ustedes.

Nelson Stalin Bravo Campoverde

AGRADECIMIENTO

A Dios:

El hacedor de todas las cosas, por la vida, permitiéndome haberme dado salud

para lograr mis objetivos, además de su infinita bondad y amor.

A mis Padres:

Rolando y Jovita, por creer en mi, por su apoyo incondicional a lo largo de to-

dos estos años he logrado culminar mis estudios universitarios, todo esto es gracias a

ustedes.

Al Ing. Juan Inga:

Director de esta tesis por su paciencia, predisposición y orientación a lo largo del

desarrollo de esta tesis.

A mi compañero tesis:

Benito por permitirme compartir esta tesis, que ha servido para aumentar nues-

tros conocimientos y estrechar aun mas nuestros lazos de amistad.

Nelson Stalin Bravo Campoverde

DEDICATORIA

Es un gesto de alegría poder dedicar este proyecto a mis Padres quienes siempre

han sido participe de todos los logros en mi vida, es por ellos que uno ha logrado

cumplir esta meta, a mi querida Madre que gracias a Dios todavía la puedo ver y

escuchar, quien con sus sabios consejos, su amor incondicional nunca ha desmayado

por lograr el bien común de la familia, a mi gran Padre quien con su valioso ejemplo,

sabiduría y experiencia siempre supo guiarme y ayudar a tomar las mejores decisiones.

Benito Estuardo Ñauta Ñauta

AGRADECIMIENTO

Es mi anhelo como sincero gesto de agradecimiento de este humilde proyecto de

Tesis primeramente agradecer a Dios por darme la Fe, Fuerza y Coraje para cumplir

mis anhelos, metas y sueños, por brindarme de dotes y cualidades que han servido de

utilización en mi vida, luego a mis Padres quienes con su tangible ejemplo, amor in-

condicional me supieron guiar y apoyar a conseguir mis metas en realidad, este triunfo

y logro se los debo a ellos, también es fundamental agradecer a mis sobrinos quienes

con su alegría e inocencia me llenaron en todo momento, al director de Tesis el Ing.

Juan Inga quien con su buena amistad, guía y tiempo nos supo llevar al correcto desen-

volvimiento del proyecto, a mi compañero de tesis, quien con su buen carisma, amistad

y apoyo fue fundamental en el cumplimiento de esta gran meta.

Benito Estuardo Ñauta Ñauta

RESUMEN

El propósito del presente trabajo es dar a conocer las características del Estándar

Long Term Evolution Advanced (LTE-A) analizando las modificaciones técnicas con

respecto a su predecesor LTE y presentar propuestas estratégicas para iniciar el desplie-

gue del estándar para que la cuarta generación (4G) sea implementada en el Ecuador

pues presenta mejoras considerables en su capacidad con respecto a redes de genera-

ciones anteriores. Se desarrolla un análisis económico para verificar la aceptación de

nueva tecnología en el sector de los servicios móviles avanzados e incluso verificar la

viabilidad de que los suscriptores cambien drásticamente sus equipos por aquellos que

soportan LTE.

En el capítulo uno “LONG TERM EVOLUTION ADVANCED (LTE-A)”, se

describe la evolución de las generaciones de telefonía móvil hasta llegar a la cuarta

generación (4G), dando a conocer las tecnologías principales de cada generacional,

luego se realiza un análisis profundo para entender al estándar LTE-A definiendo las

características y requerimientos que lo hacen ser considerado un estándar 4G, pre-

sentando ademas la estructura de su arquitectura formada por la red evolucionada de

paquetes (EPC) y la red de acceso E-UTRAN, finalmente se presenta técnicas como

Agregación de Portadoras, multi-antena (MIMO), y técnicas de modulación OFDMA

y SC-FDMA que permiten obtener altas velocidades y aprovechar de forma optima el

ancho de banda.

El capítulo dos “ANÁLISIS TÉCNICO DE LTE-A”, presenta la comparación

técnica de LTE-A con tecnologías como HSPA+, LTE y WirelessMAN-Advanced esto

para conocer ventajas, desventajas, características, modificaciones a nivel de núcleo

de red, red de acceso, tasas de datos, eficiencia espectral y aprovechamiento de los

recursos de radio entre estos estándares. Ademas se presenta los requerimientos para

la migración de HSPA+ a LTE-A, donde se muestra una arquitectura de red compuesta

por equipos que permitan manejar ambas redes de manera que se logre una migración

suave.

En el capítulo tres “IMPACTO SOCIO-ECONÓMICO DE LA IMPLEMENTA-

CIÓN DE LTE-A”, mediante un análisis económico se pretende determinar el nivel

de aceptación de los usuarios al ingreso de un nuevo equipo de cuarta generación, el

posible nicho de mercado en el cual se ofertaría el nuevo estándar LTE-A, se define un

análisis costo/beneficio para las operadoras Movistar, Claro y CNT del Ecuador, con

la finalidad de determinar si el despliegue de LTE-A es rentable, fiable y viable.

Se describe las distintas soluciones estratégicas en la toma de decisiones para las

operadoras en el cambio de equipos finales de usuario en función de la satisfacción de

los abonados y el medio ambiente.

En el capítulo cuatro “ANÁLISIS LEGAL DE LTE-A EN EL ECUADOR”, se

analiza el estado actual de las bandas de frecuencia para el despliegue de sistemas IMT

en el Ecuador, donde se ha asignado por parte del CONATEL las bandas de frecuencias

de 700 MHz, 1700/2100 MHz y 2.5 GHz, para las cuales se han adoptado diferentes

esquemas de segmentación, ademas en el caso de que en estas bandas se encuentren

operando algún tipo de servicio se respetaran los contratos de concesión y una ves

finalizados se utilizaran dichas bandas para el despliegue de sistemas IMT.

En el caso de la operadora CNT EP. se le asigno 70 MHz de espectro radioeléc-

trico, 30 MHz en la banda de 700 MHz y 40 MHz en la banda de 1700/2100 MHz

para el despliegue de LTE. También se analiza la posible asignación de espectro que

se puede dar para las operadoras CONECEL S.A.y OTECEL S.A., las cuales tienen

previsto implementar LTE, pero aun no se les asigna espectro para este fin.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN 1

1. LONG TERM EVOLUTION ADVANCED (LTE-A) 2

1.1. Evolución de las Redes Móviles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1.1. La Cuarta Generación (4G). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1.2. Tecnologías de Cuarta Generación . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2. IMT-Advanced (IMT-A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2.1. Beneficios Esenciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3. Generalidades de LTE-Advanced (LTE-A). . . . . . . . . . . . . . . 8

1.3.1. Características de LTE-A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.3.2. Arquitectura de la Red LTE-A. . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3.2.1. Red Troncal EPC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3.2.2. Red de Acceso de Radio E-UTRAN. . . . . . . . . 12

1.3.2.3. Dominio de Usuario. . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3.3. Protocolos de la Interfaz de Radio. . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3.3.1. Capa 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3.3.2. Capa 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.3.3.3. La Capa Física. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.3.4. Esquemas Dúplex. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.3.4.1. Estructura de Trama . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.3.5. Agregación de Portadoras (Carrier Aggregation, CA) LTE-A. 25

1.3.5.1. Usos de Agregación de Portadoras (CA) . . . . . . 27

1.3.6. Esquemas de Acceso Múltiple. . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.3.6.1. Acceso de Radio en Enlace Descendente. . . . . . . 28

1.3.6.2. Acceso de Radio en Enlace Ascendente. . . . . . . 31

II

ÍNDICE ÍNDICE

1.3.7. MIMO Mejorado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

1.3.7.1. Múltiples puntos de transmisión y recepción coordi-

nados (CoMP). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

1.3.8. Nodos Relay (RN). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

1.3.8.1. Escenarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

1.3.8.2. Clasificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

1.3.8.3. Cooperación de RN. . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

1.4. Estado Actual de LTE-Advanced. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

1.4.1. Adopción de LTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

1.4.1.1. Pruebas de LTE-Advanced. . . . . . . . . . . . . . 44

2. ANÁLISIS TÉCNICO DE LTE-A. 46

2.1. HSPA+. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.1.1. Acceso a Paquetes a Alta Velocidad Plus (HSPA+) . . . . . . 46

2.1.2. MIMO y Modulación de Oren Superior (HOM) en HSPA+. . 47

2.1.3. W-CDMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

2.1.4. HSPA+ Rel. 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

2.1.5. HSPA+ Rel. 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.1.6. HSPA+ Rel. 9 y Rel. 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.1.7. Arquitectura HSPA+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.1.7.1. Túnel Directo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.1.7.2. Nodo B con funciones RNC . . . . . . . . . . . . . 51

2.2. Comparación entre HSPA+ y LTE-A . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

2.2.1. Arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

2.2.2. Técnica Multiantenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

2.2.3. Agregación de Portadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

2.2.4. Acceso al Medio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

2.3. Migración de HSPA+ a LTE-A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

2.3.1. Equipos que Permitirán la Migración . . . . . . . . . . . . . 58

2.4. LTE hacia LTE-Advanced . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

2.4.1. Comparación entre LTE y LTE-A . . . . . . . . . . . . . . . 61

2.4.2. Relay Nodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

2.4.3. Agregación de Portadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

III

ÍNDICE ÍNDICE

2.4.4. MIMO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

2.5. WirelessMAN-Advanced o IEEE 802.16m . . . . . . . . . . . . . . . 63

2.5.1. Arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

2.5.2. Interfaces de Red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

2.5.3. Comparación entre WirelessMAN-Advanced y LTE-A . . . . 65

2.5.3.1. Arquitecturas de Red . . . . . . . . . . . . . . . . 65

2.5.3.2. Interfaz de Aire 802.16m y Agregación de Portadoras 66

2.5.3.3. MIMO en IEEE 802.16m . . . . . . . . . . . . . . 67

3. ANÁLISIS ECONÓMICO 68

3.1. Equipos compatibles con el estándar LTE-A . . . . . . . . . . . . . . 69

3.1.1. Equipos compatibles con LTE-A en la actualidad para el usuario 69

3.1.2. Equipos de red compatibles con LTE-A en la actualidad . . . 70

3.2. Análisis económico de la implementación de LTE-A . . . . . . . . . 70

3.2.1. Análisis de las encuestas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

3.2.1.1. Formación Académica . . . . . . . . . . . . . . . . 73

3.2.1.2. Preferencia de Operadora Móvil . . . . . . . . . . 73

3.2.1.3. Nivel de satisfacción con la operadora . . . . . . . 74

3.2.1.4. Factores de insatisfacción . . . . . . . . . . . . . . 75

3.2.1.5. Aplicaciones consideradas importantes para un smartp-

hone 4G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

3.2.1.6. Rango de valores de equipo . . . . . . . . . . . . . 78

3.2.1.7. Grado de aceptación de adquirir un nuevo equipo 4G 79

3.2.1.8. Preferencia de planes para adquisición del equipo 4G 80

3.2.1.9. Nivel de ingresos mensuales . . . . . . . . . . . . . 81

3.2.2. Nicho de Mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

3.2.2.1. Tablas según los Rangos de Edad . . . . . . . . . . 82

3.2.2.2. Tablas según los Niveles de Ingreso . . . . . . . . . 85

3.2.3. Tasa Interna de Retorno (TIR) y Valor Actual Neto (VAN) . . 89

3.2.3.1. Determinación de Usuarios . . . . . . . . . . . . . 89

3.2.3.2. Factores que intervienen en la determinación de TIR

y VAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

3.3. Resultados del análisis económico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

IV

ÍNDICE ÍNDICE

3.4. Propuestas de estrategias para la implementación de LTE-A . . . . . . 120

3.5. Análisis Ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

3.5.1. Reciclaje Electrónico Regional . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

3.5.2. Reciclaje Electrónico Nacional . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

4. ANÁLISIS LEGAL DE LTE-A EN EL ECUADOR 124

4.1. Operadoras de Telefonía Móvil en el Ecuador y Bandas de Frecuencia

en las que operan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

4.1.1. CONECEL S.A. - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

4.1.2. OTECEL S.A. - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

4.1.3. CNT-EP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

4.2. Espectro propuesto por la UIT para la operación de IMT . . . . . . . 127

4.2.1. Segmentación de la Banda 698-960 MHz . . . . . . . . . . . 127

4.2.2. Segmentación de la Banda 1700-2100 MHz . . . . . . . . . . 128

4.2.3. Segmentación de la Banda 2.5 GHz . . . . . . . . . . . . . . 128

4.3. Bandas de Frecuencias Destinadas para el Despliegue de Sistemas IMT

en Ecuador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

4.3.1. Segmentación A5 para la Banda de 700 MHz . . . . . . . . . 131

4.3.2. Segmentación B5 para Banda AWS 1700/2100 MHz . . . . . 132

4.3.3. Segmentación C1 para la Banda 2.5Ghz . . . . . . . . . . . . 133

4.3.4. Espectro Otorgado a CNT E.P. para Ofrecer Servicios 4G . . . 133

4.3.5. Soluciones para las Operadoras CONECEL S.A. y OTECEL

S.A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 137Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

ANEXOS 142

Anexo 1 143

V

ÍNDICE ÍNDICE

Anexo 2 146

Calculo de Cobertura de un eNB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

Anexo 3 151

Carateristicas de Equipos para la Implementacion de LTE-A . . . . . . . . 151

Anexo 4 155

Empresas que Mantienen Concesiones de Television Codificada Terrestre . 155

GLOSARIO 156

BIBLIOGRAFÍA 159

VI

ÍNDICE DE FIGURAS

1.1. Evolución de las tecnologías de acceso móvil. . . . . . . . . . . . . . 5

1.2. Comparación de M.2072 con los datos actuales. . . . . . . . . . . . . 8

1.3. Arquitectura de la Red LTE-A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4. Pila de Protocolos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.5. Arquitectura Capa 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.6. (a) Canal Descendente y (b) Canal Ascendente. . . . . . . . . . . . . 22

1.7. Estructura FDD y TDD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.8. Trama FDD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

1.9. Trama TDD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

1.10. Incremento del Ancho de Banda con CA. . . . . . . . . . . . . . . . 25

1.11. Agregación de portadoras en ancho de banda contiguo. . . . . . . . . 26

1.12. Agregación de portadoras en ancho de banda no contiguo, única banda. 26

1.13. Agregación de Portadoras en ancho de banda no contiguo, múltiples

bandas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.14. Escenarios de Uso de CA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.15. Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (OFDM). . . 29

1.16. Acceso Múltiple por División de Frecuencias Ortogonales. . . . . . . 29

1.17. Scheduling de Paquetes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

1.18. Esquema Transmisor-Receptor OFDMA. . . . . . . . . . . . . . . . 31

1.19. SC-FDMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

1.20. (a) Asignación Contigua de RB, (b) asignación no-contigua. . . . . . 32

1.21. N-DFT-S-OFDM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.22. Esquema Transmisor-Receptor DFT-S-OFDM. . . . . . . . . . . . . 34

1.23. Dirección (a) DL y (b) UL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

1.24. LTE-Advanced principales modos MIMO. . . . . . . . . . . . . . . 35

VII

ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE FIGURAS

1.25. Combinación de Beamforming, Multiplexación y Diversidad Espacial. 37

1.26. Transmisión CoMP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

1.27. Esquema básico de un Nodo Relay. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

1.28. Escenarios Para el Uso de Relays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

1.29. Esquema de Cooperación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.1. Evolución de HSPA+. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

2.2. 2x2 MIMO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

2.3. W-CDMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

2.4. Dual-carrier HSPA+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.5. Incremento de Velocidad en Rel-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.6. Rel. 9 Multicarrier en Downlink, y Uplink. . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.7. Rel. 10 Multicarrier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.8. HSPA+ con Túnel Directo y Nodo B con funciones RNC. . . . . . . . 51

2.9. Arquitectura HSPA+. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

2.10. Técnica de Multiantenas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

2.11. Agregación de Portadoras en HSPA+. . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

2.12. Agregación de Portadoras en LTE-A. . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

2.13. HSPA+ y LTE-A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

2.14. Cisco ASR 5000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

2.15. Multi-acceso con Cisco ASR 5000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

2.16. Alcatel-Lucent EPC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

2.17. EPC de HUAWEI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

2.18. E-UTRAN HUAWEI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

2.19. Arquitectura de la red LTE-A con RN. . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

2.20. Agregación de portadoras en LTE-A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

2.21. MIMO en LTE y LTE-A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

2.22. Arquitectura WiMAX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

2.23. Estructura Trama IEEE 802.16m. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.1. Diagrama de red LTE con equipos Huawei. . . . . . . . . . . . . . . 70

3.2. Distribución de Encuestas por Ciudad . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

3.3. Nivel académico de los encuestados . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

VIII


3.4. Preferencia de encuestados por operadora móvil . . . . . . . . . . . . 74

3.5. Satisfacción de los encuestados con la operadora . . . . . . . . . . . 75

3.6. Factores de insatisfacción y grados de importancia . . . . . . . . . . . 76

3.7. Aplicaciones consideradas como importantes por los encuestados . . . 77

3.8. Rango de valores de equipo de los encuestados . . . . . . . . . . . . 78

3.9. Grado de aceptación de los encuestados en adquirir un nuevo equipo . 79

3.10. Preferencia de planes de los encuestados . . . . . . . . . . . . . . . . 80

3.11. Nivel de ingreso mensual de los encuestados . . . . . . . . . . . . . . 81

3.12. Nivel de Ingresos según el Rango de Edad . . . . . . . . . . . . . . . 83

3.13. Aceptación de Nuevo Equipo según el Rango de Edad . . . . . . . . . 84

3.14. Elección de Planes de Servicio según el Rango de Edad . . . . . . . . 85

3.15. Precios de Equipos según el Nivel de Ingresos . . . . . . . . . . . . 86

3.16. Aceptación de Nuevo Equipo según el Nivel de Ingresos . . . . . . . 87

3.17. Planes de servicio según el Nivel de Ingresos . . . . . . . . . . . . . 88

3.18. Satisfacción de los encuestados con la operadora Claro . . . . . . . . 90

3.19. Aceptación de Nuevo Equipo - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

3.20. Niveles de Ingreso - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

3.21. Planes de Servicio - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

3.22. Satisfacción de los encuestados con la operadora Movistar . . . . . . 94

3.23. Aceptación de Nuevo Equipo - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . 94

3.24. Niveles de Ingreso - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

3.25. Planes de Servicio - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

3.26. Satisfacción de los encuestados con la operadora CNT . . . . . . . . 97

3.27. Aceptación de Nuevo Equipo - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

3.28. Niveles de Ingreso - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

3.29. Planes de Servicio - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

3.30. Factores de Insatisfacción de Mayor Importancia . . . . . . . . . . . 100

3.31. Aceptación de Nuevo Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

3.32. Niveles de Ingreso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

3.33. Planes de Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.1. Cuadro nacional de frecuencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

4.2. Segmentación A5 para Banda 700 MHz. . . . . . . . . . . . . . . . 132

IX


4.3. Segmentación Banda AWS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

4.4. Segmentación Banda 2.5 GHz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

4.5. Propuesta para la asignación de espectro en la banda de 700 MHz . . 135

4.6. Propuesta para la asignación de espectro en la banda AWS 1700/2100

MHz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

4.7. Propuesta para la asignación de espectro en la banda 2.5 GHz. . . . . 136

4.8. Huawei eCNS600 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

4.9. BBU y RRU Huawei. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

4.10. iManager M2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

X

ÍNDICE DE TABLAS

1.1. Comparación entre Generaciones de Telefonia Móvil. . . . . . . . . . 4

1.2. Bandas de frecuencia identificadas para IMT. [20] . . . . . . . . . . . 7

1.3. Eficiencia espectral promedio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.4. Throughput de usuario en el borde de la celda. . . . . . . . . . . . . . 10

2.1. Comparación entre LTE y LTE-A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

2.2. Comparación entre LTE-A e IEEE 802.16m. . . . . . . . . . . . . . . 67

3.1. Distribución de Encuestas por Ciudad . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

3.2. Nivel académico de los encuestados . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

3.3. Preferencia de encuestados por operadora móvil . . . . . . . . . . . . 73

3.4. Satisfacción de los encuestados con la operadora . . . . . . . . . . . 74

3.5. Factores de insatisfacción y grados de importancia . . . . . . . . . . . 75

3.6. Aplicaciones consideradas como importantes por los encuestados . . . 77

3.7. Rango de valores de equipo de los encuestados . . . . . . . . . . . . 78

3.8. Grado de aceptación de los encuestados en adquirir un nuevo equipo . 79

3.9. Preferencia de planes de los encuestados . . . . . . . . . . . . . . . . 80

3.10. Nivel de ingreso mensual de los encuestados . . . . . . . . . . . . . . 81

3.11. Nivel de Ingresos según el Rango de Edad . . . . . . . . . . . . . . . 82

3.12. Aceptación de Nuevo Equipo según el Rango de Edad . . . . . . . . . 83

3.13. Elección de Planes de Servicio según el Rango de Edades . . . . . . . 84

3.14. Precios de Equipos según el Nivel de Ingresos . . . . . . . . . . . . 86

3.15. Aceptación de Nuevo Equipo según el Nivel de Ingresos . . . . . . . 87

3.16. Planes de servicio según el Nivel de Ingresos . . . . . . . . . . . . . 88

3.17. Satisfacción de los encuestados con la operadora Claro . . . . . . . . 90

3.18. Aceptación de Nuevo Equipo - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

XI

ÍNDICE DE TABLAS ÍNDICE DE TABLAS

3.19. Niveles de Ingreso - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

3.20. Planes de Servicio - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

3.21. Satisfacción de los encuestados con la operadora Movistar . . . . . . 93

3.22. Aceptación de Nuevo Equipo - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . 94

3.23. Niveles de Ingreso - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

3.24. Planes de Servicio - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

3.25. Satisfacción de los encuestados con la operadora CNT . . . . . . . . 97

3.26. Aceptación de Nuevo Equipo - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

3.27. Niveles de Ingreso - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

3.28. Planes de Servicio - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

3.29. Factores de Insatisfacción de Mayor Importancia . . . . . . . . . . . 100

3.30. Aceptación de Nuevo Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

3.31. Niveles de Ingreso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

3.32. Planes de Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

3.33. Población proyectada 2013 por Ciudades. . . . . . . . . . . . . . . . 104

3.34. Usuarios finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

3.35. Proyección de Usuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

3.36. Ingresos anuales - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

3.37. Ingresos anuales - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

3.38. Ingresos anuales - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

3.39. Gastos de Venta y Operación - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

3.40. Gastos de Venta y Operación - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . 108

3.41. Gastos de Venta y Operación - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

3.42. Densidad - Ciudad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

3.43. Usuarios en función del Área de Cobertura . . . . . . . . . . . . . . . 109

3.44. Usuarios por Operadora y Ciudad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

3.45. Número de Estaciones Base por operadora . . . . . . . . . . . . . . . 110

3.46. Inversión- Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

3.47. Inversión- Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

3.48. Inversión - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

3.49. Depreciación de Activos Fijos - Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

3.50. Depreciación de Activos Fijos - Movistar . . . . . . . . . . . . . . . 112

XII

ÍNDICE DE TABLAS ÍNDICE DE TABLAS

3.51. Depreciación de Activos Fijos - CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

3.52. Tasa Mínima Aceptable de Rendimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . 113

3.53. TIR y VAN- Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

3.54. TIR y VAN- Movistar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

3.55. TIR y VAN- CNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

4.1. Concesionarios de Servicio Móvil Avanzado. . . . . . . . . . . . . . 125

4.2. Bandas asignadas para Claro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

4.3. Bandas asignadas para Movistar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

4.4. Bandas asignadas para CNT E.P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

4.5. Arreglo Banda 698-960 MHz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

4.6. Arreglo Banda 1700-2100 MHz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

4.7. Arreglo Banda 2.5 GHz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

4.8. Frecuencias para el Despliegue de Sistemas IMT. . . . . . . . . . . . 129

4.9. Link Budget UPLINK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

4.10. Modulaciones en Sistemas LTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

4.11. Concesiones de Television Codificada Terrestre . . . . . . . . . . . . 155

XIII

INTRODUCCIÓN

Las operadoras de telefonía móvil ademas de ofrecer el servicio de voz, prestan

otros servicios como Internet móvil y otras aplicaciones que tiene una gran aceptación,

aunque las velocidades ofrecidas por los operadores con las tecnologías que actualmen-

te se encuentran implementadas, sus redes no son lo suficientemente rápidas, por lo que

la necesidad de desarrollar equipos y tecnologías que presenten al usuario una mejor

experiencia al momento de utilizar los diferentes servicios es algo imprescindible.

Con el desarrollo de las IMT-Avanzadas por parte de la UIT-R, se ha desarrolla-

do la plataforma en la que se basa los sistemas de cuarta generación, donde destacan

características como las altas velocidades de datos, como respuesta a este planteamien-

to, la 3GPP, a presentado su solución para las IMT-A, se trata del estándar Long Term

Evolution Advanced (LTE-A), el mismo que se estudiará lo largo de esta tesis.

El propósito del presente trabajo es dar a conocer las características del Están-

dar Long Term Evolution Advanced (LTE-A) analizando las modificaciones técnicas

con respecto a su predecesor LTE y presentar propuestas estratégicas para iniciar el

despliegue de este estándar. Se desarrolla un análisis económico para verificar la acep-

tación de nueva tecnología en el sector de los servicios móviles avanzados e incluso

verificar la viabilidad de que los suscriptores cambien drásticamente sus equipos por

aquellos que soportan LTE.

También se presentan los beneficios que pueden obtener los usuarios gracias a

las nuevas prestaciones y el trabajo que debe darse por parte del Estado para asignar el

espectro necesario para la implementación de este estándar.

1

1 LONG TERM EVOLUTION

ADVANCED (LTE-A)

En el presente capítulo se realiza el análisis de la tecnología 4G LTE Advanced

que junto con su antecesor aparece como el sistema móvil que permite obtener una

red móvil con el máximo de aprovechamiento del espectro radio eléctrico, que permite

incluso velocidades pico cercanas a los 1 Gbps en las primeras pruebas en Japón por

parte de la compañía NTT DoCoMo1.

Adicionalmente vale la pena comentar que con LTE y la 4G ( LTE-Advanced) es

posible acercarse aún mas a la integración de redes.

Sin embargo antes de empezar con el análisis de LTE-Advanced, se realizará un

recuento breve de la evolución de las redes móviles, dando a conocer entre otras cosas

la arquitectura, características, mejoras, etc.

1.1. Evolución de las Redes Móviles.

Las redes móviles en los últimos años han tenido un gran desarrollo, si bien en

sus inicios se caracterizaron por brindar únicamente el servicio de voz, hoy en día son

capaces de ofrecer servicios como video, datos, en redes basadas completamente en

el protocolo IP, a continuación presentamos una breve descripción de las diferentes

generaciones de telefonía móvil.

La Primera Generación (1G) de telefonía móvil se caracterizó por ofrecer sola-1Fuente: Xaleka On, http://m.xatakaon.com/tecnologia-de-redes/lte-advanced-la-nueva-tecnologia-

4g-inicia-su-andadura-en-japon

2

1 LONG TERM EVOLUTION ADVANCED (LTE-A)

mente servicios de voz, dentro de las tecnologías desplegadas en esta generación tene-

mos a AMPS (Advanced Mobile Phone System) una tecnología netamente analógica.[33]

La Segunda Generación (2G) de telefonía móvil se caracterizó por ofrecer servi-

cios adicionales como mensajería instantánea, funcionalidad Web y mensajería multi-

media, una de las principales diferencias con 1G es el echo de ser Digital, dentro de las

tecnologías más importante de esa generación tenemos: GSM (Global System for Mo-

bile Communications), IS-136 (conocido también como TIA/EIA-136 o ANSI-136),

CDMA (Code Division Multiple Access) y PDC (Personal Digital Communications).[8,

33]

La Tercera Generación (3G) de telefonía móvil se caracteriza por ofrecer nuevos

servicios multimedia como la vídeo llamada. Las redes móviles 3G están directamen-

te orientadas a trabajar con Internet, entre las tecnologías que forman parte de esta

generación tenemos a UMTS (Universal Mobile Telecommunications System o ser-

vicio universal de telecomunicaciones móviles), ésta tecnología trae mejoras como la

escalabilidad, lo que le ha permitido incorporar la tecnología conocida como HSPA

(Acceso a Paquetes a Alta Velocidad o High Speed Packet Access) en la red de acceso,

tecnología conocida comúnmente como 3.5G.[8]

La Cuarta Generación (4G) de telefonía móvil presenta una red móvil basada

totalmente en IP, permitiendo a los usuario disponer de mayores velocidades de acceso

así como de una mayor convergencia de tecnologías, forman parte de esta generación

LTE-A y IEEE 802.16m.[8]

En la tabla 1.1 se describen y comparan las diferentes generaciones de telefonía

móvil así como sus principales tecnologías desplegadas a nivel mundial. [8]

3


Tabla 1.1: Comparación entre Generaciones de Telefonia Móvil.FUENTE:"Propuesta de requerimientos técnicos para la implementación de redes moviles

con la tecnologia long term evolution (lte) en Costa Rica".

1.1.1. La Cuarta Generación (4G).

La 4G de la telefonía móvil está basada completamente en el protocolo IP, es

decir que todos los datos, incluido la voz se transmite por medio de paquetes, es una

tecnología que puede ser usada por módems inalámbricos, móviles inteligentes y otros

dispositivos móviles. Su principal característica es la capacidad para proveer velocida-

des de acceso mayores de 100 Mbps en movimiento y 1 Gbps en reposo.[11]

Los requerimientos para una red 4G son[8]:

Núcleo de red basada totalmente en el protocolo IP, de manera que utilice sola-

mente conmutación de paquetes.

Uso eficiente del espectro radioeléctrico.

Red que permita más usuarios por celda.

Roaming global.

Alta calidad de servicio (QoS).

Compatibilidad con distintos estándares de comunicaciones.

4


En la figura 1.1se muestra el proceso evolutivo de diferentes tecnologías hacia la Cuarta

Generación.

Figura 1.1: Evolución de las tecnologías de acceso móvil.FUENTE:"Propuesta de requerimientos técnicos para la implementación de redes moviles

con la tecnologia long term evolution (lte) en Costa Rica".

1.1.2. Tecnologías de Cuarta Generación

“4G” es el término utilizado para referirse al estándar de Telecomunicaciones

Móviles Internacionales Avanzadas (International Mobile Telecommunications-Advanced

o IMT-A) definido y ratificado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones

(UIT). [1]

En una reunión de Octubre de 2010, el Grupo de Trabajo 5D del Sector de Radio-

comunicaciones de la UIT (UIT-R), que es responsable de definir las tecnologías glo-

bales de 4G IMT-A, completó la evaluación de seis candidatos, de las propuestas, dos

tecnologías, LTE-Advanced y WirelessMAN-Advanced (WiMAX 2 o IEEE 802.16m),

han cumplido satisfactoriamente todos los criterios establecidos por la UIT-R para la

primera versión de las IMT-A, calificándolos como tecnologías 4G.

5


1.2. IMT-Advanced (IMT-A)

IMT-Advanced desarrollado por la UIT-R, consiste en una serie de especificacio-

nes que proporcionan una plataforma mundial en la que se basa la cuarta generación

de servicios móviles.

Los sistemas IMT-A deben admitir aplicaciones de baja y alta movilidad, una

amplia gama de velocidades de datos destinadas a aplicaciones multimedia de elevada

calidad, de conformidad con la demanda de los usuarios y de servicios y lograr mejoras

considerables de funcionamiento y calidad de servicio comparado con IMT-2000. [5]

1.2.1. Beneficios Esenciales

El sector de las radiocomunicaciones UIT-R define las siguientes prestaciones

para IMT-Advanced[47]:

Compatibilidad de servicios dentro de las IMT y las redes fijas.

Interfuncionamiento con sistemas existentes de acceso radioeléctrico.

Alta calidad de servicios móviles.

Aplicaciones, servicios y equipos de fácil utilización

Roaming mundial.

Velocidades de transmisión mejoradas para admitir aplicaciones y servicios avan-

zados.

Todas estas prestaciones hacen que las IMT-A pueden responder a la continua evolu-

ción de las necesidades de los usuarios. [20]

IMT-Advanced ofrece mejoras sobre IMT-2000 entre las principales el incre-

mento de la eficiencia del espectro, una arquitectura basada íntegramente en paquetes,

una gran capacidad para datos inalámbricos de banda ancha, menor latencia, mejor

gestión y control de los recursos radioeléctricos.[20]

6


Con el afán de mantener la interoperabilidad entre IMT-A e IMT-2000 la UIT-

R promueve el uso de ciertas bandas de frecuencias (tabla 1.2) a nivel mundial, con

esto también se alcanzaría roaming global. Esto no a se ha conseguido en su totalidad

debido al uso de ciertas bandas para otros servicios radioeléctricos.[20]

Bandas de frecuencias identificadas para las IMTBanda(MHz) Notas de las regulaciones de Radio identificadas para IMT

450-470 5.286AA698-960 5.313A, 5.317A

1710-2025 5.384A, 5.3882110-2200 5.3882300-2400 5.384A2500-2690 5.384A3400-3600 5430A, 5.432A, 5.4328, 5.433A

Tabla 1.2: Bandas de frecuencia identificadas para IMT. [20]FUENTE: Stephen M. Blust, "Normas de las IMT-Avanzadas para comunicaciones móviles

de banda ancha", ITU News.

IMT-A nace de la necesidad de desarrollar estándares que ofrezcan mayores ve-

locidades de datos, esto debido a que a nivel mundial en los últimos años el trafico

de voz aumenta a un ritmo constante, mientras que el de datos aumenta rápidamente

debido a la amplia gama de dispositivos móviles tales como smartphones y tablets,

este rápido incremento se pudo demostrar gracias a la comparación que realizo la UIT

(figura 1.2) entre las estimaciones de la demanda de tráfico realizadas en 2005 para

el Informe M.2072, con los estudios realizados recientemente, estos muestran que las

previsiones anteriores subestimaron los niveles de datos actuales transmitidos por los

sistemas móviles de banda ancha. Por ejemplo en 2010 el tráfico real de datos superó

en más de cinco veces las estimaciones realizadas para el Informe M.2072. [20]

7


Figura 1.2: Comparación de M.2072 con los datos actuales.FUENTE: Stephen M. Blust, "Normas de las IMT-Avanzadas para comunicaciones móviles

de banda ancha", ITU News.

1.3. Generalidades de LTE-Advanced (LTE-A).

LTE-Advanced (Release2 10) es una evolución de LTE (Release 8), es la pro-

puesta planteada por 3GPP para la cuarta generación (4G) de telefonía móvil, la cual

cumple los requisitos de la UIT para IMT-A.

1.3.1. Características de LTE-A

LTE-A presenta las siguientes características[29]:

LTE-A esta basado en LTE.

Los equipos LTE-A son compatibles con LTE.

Utiliza la técnica de agregación de portadora para lograr anchos de banda de

hasta 100 MHz.

Uso de la tecnología MIMO mejorada para lograr mayores tasas de datos en

Downlink (DL) como en Uplink (UL), y mejorar la eficiencia espectral.

Soporte de Home eNodeB.

Soporte de Relay Nodes (RN).

2Release (Rel.) o Versiones muestran las estructura de los estándares del proyecto 3GPP.

8


Capacidad de VoIP.

Roaming global.

Requisitos que debe cumplir LTE-A para satisfacer los requerimientos del IMT-Advanced

[49, 14, 16, 44]:

Tasa de Datos Pico: Para el enlace descendente una tasa de datos pico de 1 Gbps

y para el enlace ascendente 500 Mbps.[49]

Eficiencia Espectral Pico: Para el enlace descendente con una configuración

de antena 8x8, la eficiencia espectral pico es 30 bps/Hz y para el enlace ascen-

dente con una configuración de antena 4x4 la eficiencia espectral pico es 15

bps/Hz.[49]

Eficiencia espectral promedio: La Eficiencia espectral promedio se define co-

mo el throughput3 agregada de todos los usuarios (el número de bits recibidos

correctamente durante un cierto período de tiempo) normalizada por el ancho

de banda total de la celda, dividida por el número de celdas, estos valores se

representan en la tabla 1.3.[49, 40]

configuración de antena LTE-A [bps/Hz/cell]Uplink 1x2 / 2x4 1.2 / 2

Downlink 2x2 / 4x2 / 4x4 2.4 / 2.6 / 3.7

Tabla 1.3: Eficiencia espectral promedio.FUENTE: ROHDE & SCHWARZ, "Generación y Análisis de Señales LTE-Advanced".

Eficiencia espectral en el borde de la celda: LTE-Advanced permitirá en el

borde de la celda un throughput tan alto como sea posible. El throughput de

usuarios en el borde de la celda, se define como el 5% de la función de densidad

acumulativa (CDF) de la tasa de transferencia efectiva (throughput) de usuario

normalizada con el ancho de banda total de la celda. Los requisitos para el th-

roughput en el borde de la celda se muestra en la tabla 1.4.[49, 14, 40]

3Throughput: Es el nivel de utilización real del enlace, es decir la tasa de transferencia efectiva dedatos a través de un canal

9


configuración de antena LTE-A [bps/Hz/cell/user]Uplink 1x2 / 2x4 0.04 / 0.07

Downlink 2x2 / 4x2 / 4x4 0.07 / 0.09 / 0.12

Tabla 1.4: Throughput de usuario en el borde de la celda.FUENTE: ROHDE & SCHWARZ, "Generación y Análisis de Señales LTE-Advanced".

Movilidad: El sistema será óptimo para velocidades de 0 - 190 km/h, y soportara

velocidades hasta 500 km/h, dependiendo de la banda de operación.[49]

Latencia: La transición desde el modo idle4 a conectado ocurre en 50 ms, mien-

tras si un equipo de usuario (UE) utiliza mecanismos de recepción discontinua5

(DRX) en el modo activo, la transición se da en 10 ms.[14]

Flexibilidad del Espectro: LTE-A trabajará en diferentes bandas de frecuen-

cias, y con diferentes anchos de de banda, hasta 100 MHz, debe soportar modos

de operación FDD y TDD en bandas pareadas y no pareadas. Además LTE-A

consistente con IMT-A se ha centrado en las siguientes bandas para su opera-

ción: 450-470 MHz, 698-862 MHz, 790-862 MHz, 2.3-2.4 GHz, 3.4-4.2 GHz, y

4.4-4.99 GHz. [49]

1.3.2. Arquitectura de la Red LTE-A.

La arquitectura de la red LTE-A se ilustra en la figura 1.3, en esta arquitectura

podemos identificar, el dominio de usuario, la Red de Acceso Radio Terrestre Univer-

sal Mejorada (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network E-UTRAN ) y el

Núcleo de Paquetes Evolucionado de la red denominada EPC (Evolved Packet Core),

la combinación entre E-UTRAN y EPC reciben le nombre de EPS6 (Sistema Evolu-

cionado de Paquetes o Evolved Packet System), la EPS proporciona conectividad IP

entre un equipo de usuario (User Equipment, UE) y un paquete de una red externa de

datos. [16]

4Modo Idle: Modo en el que un móvil no tiene establecida una conexión de control con ningún eNB.5Recepción Discontinua (DRX): Mecanismo en el cual el terminal móvil para ahorrar energía desactiva

la circuitería de recepción.6 EPS: Es una red de paquetes basada en IP

10


Figura 1.3: Arquitectura de la Red LTE-AFUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

ELABORADO POR: El Autor.

1.3.2.1. Red Troncal EPC.

La red troncal EPC de LTE-A proporcionará un servicio de conectividad IP pa-

ra poder explotar las nuevas capacidades ofrecidas por la red de acceso E-UTRAN.

También la red troncal esta diseñada de manera tal que permita acceder a sus servicios

a través de otras redes de acceso como por ejemplo UTRAN, GERAN, cdma2000,

WiMAX, 802.11.

Como se ilustra en la figura 1.3 EPC esta formado principalmente por las si-

guientes entidades: Packet Data Network Gateway (P-GW), Serving Gateway (S-GW),

Mobility Management Entity (MME), estas entidades junto con la bases de datos prin-

cipal del sistema el HSS (Home Suscriber Server) y la entidad Policy and Charging

Rules Functions (PCRF7) proporcionan la conectividad IP entre los equipos de usua-

rios propios de la red y las redes externas.[35]

Mobility Management Entity (MME).- Es el elemento encargado del plano de7PCRF: Se utiliza para controlar los servicios portadores que ofrece la red

11


control en el EPC, el MME maneja las funciones de seguridad, además utiliza

la información del HSS al cual se conecta mediante la interfaz S6a para la au-

tenticación y autorización de los UEs. La interfaz S10 sirve para intercambiar

información entre entidades MME.

Packet Data Network Gateway (P-GW).- El P-GW se encarga de proveer co-

nectividad entre el EPC y redes externas o plataformas de servicios, mediante el

uso de la interfaz SGi. El P-GW actúa como soporte de movilidad entre redes

3GPP y no 3GPP. También soporta funciones de asignación de direcciones IP a

los UE.

Serving Gateway (S-GW).- Es el elemento del plano de usuario que une la red

de acceso con el núcleo de la red, además mediante la interfaz S1-U provee a los

usuarios del enrutamiento y reenvió de paquetes de datos.

Dentro del EPC las entidades P-GW y S-GW se conectan mediante la interfaz

S5, mientras que la interfaz S11 se utiliza para conectar MME y S-GW. Además la

interfaz Gx sirve de conexión entre el PCRF y P-GW [35, 43].

1.3.2.2. Red de Acceso de Radio E-UTRAN.

La parte central de la red de acceso de radio E-UTRAN es el mejorado nodo B

(Evolved NodeB, eNB), que proporciona la conectividad entre los equipos de usuario

(UE) y el núcleo de la red (EPC). En la figura 1.3, se muestra el EPC y la red de acceso

E-UTRAN de LTE-A. Cada uno de los eNBs es un componente que sirve para una o

varias celdas E-UTRAN.

Para la conexión entre eNBs se utiliza la interfaz X2, a través de esta interfaz se

intercambia el tráfico de usuario durante el proceso de handover8, también puede uti-

lizarse para funciones de la Gestión de Recursos Radioeléctricos (RRM) multicelular

tales como la ICIC9.[42]

Para la conexión al EPC se utilizan la interfaz S1 donde la interfaz S1-U sirve

como soporte del plano de usuario para conectarse a Gateway de Servicios (S-GW), y

8Handover: Es un sistema utilizado para transferir el servicio de una estación base a otra cuando lacalidad del enlace es insuficiente.

9ICIC: Función que se encarga de reducir la interferencia intercelular.

12


la interfaz S1-MME del plano de control para conectarse a la Entidad de Gestión de

Movilidad (MME).

Además, forman parte de la red los Home eNBs (HeNBs, las llamados también

femtoceldas10), que son eNBs de menor costo para mejorar la cobertura en interio-

res, que se conectan a la EPC directamente o a través de una puerta de enlace que

proporciona un apoyo adicional para un gran número de HeNBs. [16]

1.3.2.3. Dominio de Usuario.

El dominio de usuario esta compuesto por los dispositivos que permite a un usua-

rio acceder a los servicios que ofrece la red. A estos dispositivos se los conoce como

equipos de usuario (User Equipment, UE) y se encargan de acceder a la red a través de

una interfaz de radio.[43]

La interfaz Uu, permite la transferencia de información por el canal de radio

entre el eNB y los UEs. El eNB contiene las funciones y protocolos necesarios para el

envío de datos y controlar la interfaz Uu.[43]

Otra interfaz que se muestra en la figura 1.3 es la interfaz de aire Un es una

versión modificada de la Uu que permite la transferencia de información entre un eNB

donante y el nodo de retransmisión (Relay Node RN). [43]

1.3.3. Protocolos de la Interfaz de Radio.

Para el envío de paquetes IP a través de la interfaz de radio entre un eNB y un UE

todo se sustenta en una pila de protocolos (figura 1.4) los mismos que están formadas

por una Capa 3, una capa de enlace ( Capa 2) y una capa física (Capa 1), tanto para el

plano de usuario y control [16, 43].

El plano de usuario.- A través de este plano se produce el envío de la informa-

ción de usuario mediante paquetes IP desde o hacia el UE.

El plano de control.- Encargado del correcto funcionamiento del sistema, esta

destinado a transportar los mensajes de control intercambiados entre la red y el

10Femtocelda: Es una estación base pequeña en tamaño y potencia.

13


terminal móvil.

En el plano de usuario, los protocolos que se incluyen son: Packet Data Convergence

Protocol (PDCP), Radio Link Control (RLC), Medium Access Control (MAC) y Pro-

tocol Physical Layer (PHY). En el plano de control se incluye, además, del protocolo

de Radio Resource Control (RRC), Los protocolo NAS (Non Access Stratum11) que

se soporta entre el UE y el MME. [16].

Figura 1.4: Pila de Protocolos.FUENTE: LTE / LTE-Advanced for Mobile Broadband.

1.3.3.1. Capa 3.

La capa 3 comprende el protocolo de Control de Recursos de Radio (Radio Re-

source Control, RRC).

Radio Resource Control.

El protocolo RRC se encuentra en el tope de la pila de protocolos del access stra-

tum12 (AS), realiza muchas funciones que son indispensables para el funcionamiento

fiable y eficiente de los recursos de radio.

Las principales funciones del protocolo RRC son [46, 43]:

Radiodifusión de la información generada en el denominado Sistema de infor-

mación.

11Non Access Stratum: Estos protocolos se encargan principalmente de la autorización, autenticación,gestión de movilidad y gestión de los servicios portadores de la red EPS

12Access Stratum: Los protocolos AS son los protocolos de acceso de radio entre el UE y E-UTRAN

14


Control de conexión RRC, que implica a todos los procedimientos relacionados

con el establecimiento, configuración, mantenimiento y cierre de una conexión

RRC, entre un UE y el acceso de radio.

Gestión de movilidad entre tecnologías de acceso controladas por la red.

Gestión de los mecanismos de configuración de medidas y de transferencia de

información en el caso de movilidad tanto entre tecnologías radio, como inter e

intra frecuencia.

1.3.3.2. Capa 2

Arquitectura

En la Figura 1.5 (a), (b) se muestra la estructura del protocolo de Capa dos de en-

lace descendente y ascendente respectivamente, la misma que consta de las subcapas:

Control de Acceso al Medio (Medium Access Control, MAC), Control de Enlace de

Radio (Radio Link Control, RLC) y Protocolo de convergencia de datos en paquetes

(Packet Data Convergence Protocol, PDCP)[37].

Figura 1.5: Arquitectura Capa 2.FUENTE: UIT-R, Recomendación UIT-R M.2012.

La capa 2 provee de uno o varios portadores de radio (radio bearer RB) a las ca-

pas superiores. La subcapa MAC se compone de múltiples entidades HARQ 13(Hybrid

automatic repeat request o Solicitud de repetición automática híbrida), donde se le

13HARQ: Mecanismos de corrección de errores mediante procedimientos de retransmisión basadas enel incremento de redundancia, que se aplica sobre los canales de transporte.

15


asigna una entidad HARQ por CC (component carrier). Es decir, un bloque de trans-

porte es generado para cada CC y la retransmisión HARQ está confinada dentro de

cada CC. Los PDU (Protocol Data Unit o Unidad de datos de protocolo) MAC llama-

das también como bloques de transporte se envían hacia las capa física a través de uno

o varios canales de transporte.[42]

Las subcapas RLC y PDCP, por su parte, consistirá en una entidad RLC y PDCP

por portadora de radio, la misma que en Rel. 8.

Los canales utilizados para la interrelación entre los diferentes protocolos son

los siguientes:[43]

Canales Lógicos que se establecen entre la capa RLC y la Capa MAC.

Canales de Transporte, que se establecen entre la capa MAC y la capa física.

Canales Físicos, son los que implementan mecanismos de transmisión y recep-

ción a través del medio radioeléctrico.

Protocolo de convergencia de paquetes de datos (PDCP)

El protocolo de convergencia de paquetes de datos (PDCP), se encarga de efec-

tuar:

En el plano del usuario[43]:

• La compresión y descompresión del encabezamiento de los flujos de datos

IP que llegan al eNB mediante ROCH14.

• La transferencia de datos de usuario.

• El mantenimiento de los números de secuencia15 (SN) del cabecera PDCP.

• La entrega en secuencia de las PDU de la capa superior en el procedimien-

to de restablecimiento del PDCP para RLC en modo con acuse de recibo

(AM).

14Robust Header Compresison: Es un es un esquema de compresión de cabeceras UDP/TCP-IP15Numero de Secuencia: Es un identificador de paquetes IP que se añade en la cabecera PDCP.

16


• La detección duplicada de paquetes RLC en el momento de que realice

movilidad entre eNBs.

• La retransmisión de las SDU (Service Data Unit o Unidad de Datos de

Servicio) PDCP en el traspaso para RLC AM.

• El cifrado y el descifrado de datos para evitar que la información transmi-

tida pueda pueda ser leída por terceros.

En el plano de control[43]:

• El mantenimiento de los números de secuencia (SN) del PDCP.

• La verificación y protección de la integridad y cifrado.

• La transferencia de los datos del plano de control.

El PDCP utiliza los servicios proporcionados por la subcapa RLC. Hay una entidad

PDCP por cada RB configurado para un UE.

Control de Enlace de Radio (RLC)

La subcapa RLC permite enviar de forma segura los paquetes PDCP entre el eNB

y el UE, puede funcionar en tres modos distintos[43, 42] :

Modo transparente (TM), el RLC es totalmente transparente, la subcapa RLC

entrega directamente a la subcapa MAC los RLC_SDU recibidos de las capas

superiores sin añadir ningún tipo de cabecera.

Modo sin acuse de recibo (UM), se utiliza cuando no es necesaria la entrega

sin errores, en este modo se detecta si los paquetes SDU_RLC recibidos contie-

nen errores, pero no implementa mecanismos de retransmisión. También realiza

funciones de segmentación y reensamblado, para ello utiliza un campo de la

cabecera RLC denominado numero de secuencia SN.

Modo con acuse de recibo (AM), en este modo de operación el RLC ofrece

funciones de segmentación y reensamblado, ordenación de los SDU_RLC y la

retransmisión de los datos erróneos.

El Control de Enlace de Radio (RLC) se encarga de[43, 42] :

17


La transferencia de las PDU de la capa superior.

La corrección de errores mediante ARQ en AM.

La concatenación, segmentación y reensamblaje de las SDU del RLC en la trans-

ferencia datos UM y AM.

La resegmentación de las PDU de datos del RLC en la transferencia de datos en

AM.

La reordenación de las PDU de datos RLC en la transferencia de datos en UM y

AM.

La detección de duplicados en UM y AM.

El RLC ofrece servicios al PDCP en forma de portadores de radio y utiliza servicios

de la capa MAC en forma de canales lógicos. En cada terminal sólo hay configurada

una entidad RLC por portador de radio.

Control de acceso al medio (MAC)

La capa MAC controla el acceso al canal de radio, y se encarga de[43, 42] :

La multiplexación/demultiplexación de las SDU_MAC pertenecientes a uno o

varios canales lógicos en/de bloques de transporte entregados a/por la capa física

de los canales de transporte.

La corrección de errores mediante HARQ, es un mecanismo de retransmisión

que se aplica a los canales de transporte.

El manejo de prioridades entre los canales lógicos del UE.

El manejo de prioridades entre los diversos UE.

La asignación de prioridades a los canales lógicos.

La selección del formato de transporte.

La capa MAC ofrece servicios a RLC a través de canales lógicos, estos se dividen en

dos grupos: [43, 42]

18


Canales Lógicos de Control.

• El canal de control de difusión (Broadcast Control Channel, BCCH), utili-

zado por los eNBs para transmitir a los UEs información del sistema.

• El canal de control de radiobúsqueda (Paging Control Channel, PCCH),

canal utilizado por los eNBs para la radiobúsqueda cuando la red desconoce

la posición del UE.

• El canal de control común (Common Control Channel, CCCH), que se

utiliza para la transmisión de la información de control entre el UE y eNB

cuando el UE no tiene conexión RRC.

• El canal de control dedicado (Dedicated Control Channel, DCCH), que se

utiliza para la transmisión de la información de control entre un eNB y un

terminal móvil cuando el UE tiene una conexión RRC.

• El canal de control multidifusión (Multicast Control Channel, MCCH), que

se utiliza para la transmisión de la información de control desde el eNB a

un grupo de usuarios.

Canales Lógicos de Tráfico.

• El canal de tráfico dedicado (Dedicated Traffic Channel, DTCH), que se

utiliza para la transmisión de los datos de usuarios entre un eNB y UE

determinado.

• El canal de tráfico de multidifusión (Multicast Traffic Channel, MTCH),

que se utiliza para la transmisión de información desde un eNB a un grupo

de usuarios.

La capa MAC utiliza servicios de la capa física a través de canales de transporte.

Se definen los siguientes tipos de canal de transporte[43, 42]:

Enlace Descendente.

• El canal de difusión (Broadcast Channel, BCH), este canal de transporte se

utiliza para transmisión de partes de la información del sistema BCCH, y

se trasmite en toda el área de cobertura del eNB .

19


• El canal de radiobúsqueda (Paging Channel, PCH), este canal permite la

asignación dinámica de recursos y se transmite en toda el área de cobertura

del eNB.

• El canal compartido del enlace descendente (Downlink Shared Channel,

DL-SCH), es un canal de transporte utilizado para la transmisión de datos

del enlace descendente en la LTE-A. Soporta la adaptación de velocidad

dinámica y la planificación dependiente del canal, soporta mecanismos de

retransmisión HARQ. También soporta DRX para reducir el consumo de

energía del terminal móvil.

• El canal multidifusión (Multicast Channel, MCH), es un canal que se trans-

mite en toda el área de cobertura de un eNB, y facilita la implementación

de redes isofrecuenciales16.

Enlace Ascendente.

• El canal compartido del enlace ascendente (Uplink Shared Channel, UL-

SCH), que es el homólogo del DL-SCH en el enlace ascendente, es decir

es el canal de transporte del enlace ascendente que se utiliza para la trans-

misión de datos del enlace ascendente.

1.3.3.3. La Capa Física.

La capa física se encarga de[43, 42]:

Modular y demodular los canales físicos.

Detectar errores en el canal de transporte e indicárselo a las capas superiores.

Codificar y decodificar los canales de transporte con corrección de errores en

recepción.

Ajustar la velocidad del canal de transporte codificado a los canales físicos.

Efectuar la ponderación en potencia de los canales físicos.

Efectuar el procesamiento y la conformación de los haces de las diversas antenas.

Medir las características e indicárselo a las capas superiores.16Redes Isofrecuenciales: Redes donde la misma información es entregada a diferentes usuarios

20


Canales físicos

En el enlace descendente se definen los siguientes canales físicos[43, 42]:

• El canal físico compartido del enlace descendente (Physical Downlink Sha-

red Channel, PDSCH), que se utiliza para la transmisión de información

de usuario, contiene la información entregada por la capa MAC mediante

el canal de transporte DL-SCH, ademas transporta información de aviso

(PCH), este canal se asigna únicamente cuando un usuario tiene algo que

recibir.

• El canal físico multidifusión (Physical Multicast Channel, PMCH), que se

utiliza para la transmisión de los servicios de difusión del plano de usuario

y de control en redes isofrecuenciales.

• El canal físico de control del enlace descendente (Physical Downlink Con-

trol Channel, PDCCH), que se utiliza para transportar información de con-

trol tal como la atribución de recursos, formato de transporte e información

relativa a los mecanismos de retransmisión HARQ.

• El canal físico de difusión (Physical Broadcast Channel, PBCH), que se

utiliza para transportar información específica del sistema. El denominado

MIB17.

• El canal físico del indicador de formato de control (Physical Control For-

mat Indicator Channel, PCFICH), que indica al UE el formato de control

(número de símbolos que comprenden PDCCH y PHICH) de la subtrama

actual.

• El canal físico indicador de ARQ Híbrida (Physical Hybrid ARQ Indicator

Channel, PHICH), que transporta la información de los reconocimientos

(ACK/NAK18) para implementar mecanismos HARQ correspondiente a las

transmisiones del UL.

En el enlace ascendente se definen los siguientes canales físicos[43, 42]:

17Master Information Block (MIB): Transmite parámetros fundamentales para permitir el acceso inicialdel móvil a la red

18ACK/NAK: Son protocolos de corrección de errores.

21


• El canal físico de acceso aleatorio (Physical Random Access Channel,

PRACH), que transporta un preámbulo utilizado para activar un procedi-

miento de acceso aleatorio en el eNB.

• El canal físico compartido del enlace ascendente (Physical Uplink Shared

Channel, PUSCH), canal por el que se transportan datos de usuario, se

transmite usando señales SC-FDMA.

• El canal físico de control del enlace ascendente (Physical Uplink Control

Channel, PUCCH), canal que transporta información de control (peticiones

de planificación para el PDSCH).

La correspondencia entre los canales lógicos, los canales de transporte y los canales fí-

sicos, se ilustra en la Figura 1.6 (a) para el enlace descendente y (b) para el ascendente.

Figura 1.6: (a) Canal Descendente y (b) Canal Ascendente.FUENTE: UIT-R, Recomendación UIT-R M.2012.

1.3.4. Esquemas Dúplex.

LTE-A puede funcionar tanto en duplexación por división de frecuencia (Frequency-

division duplexing, FDD) como en duplexación por división de tiempo (Time-division

duplexing, TDD). Los sistemas basados en FDD emplean canales pareados para las

transmisiones de enlace ascendente y de enlace descendente. [49]

Hoy en día el tráfico de datos contribuye a la mayor parte del volumen total de

tráfico. Este tráfico de datos es generalmente asimétrico en el enlace descendente y el

enlace ascendente y requiere una cantidad diferente de recursos en las dos direcciones.

TDD ha atraído mucho interés, debido a que permite a las transmisiones de enlace

ascendente y de enlace descendente compartir el mismo canal en diferentes tiempos

22


y por lo tanto se puede adaptar de acuerdo con el estado del tráfico. Un sistema FDD

con canales pares de enlace ascendente / descendente se representa en la figura 1.7 (a),

mientras que un sistema TDD se muestra en la figura 1.7 (b), con enlace ascendente /

descendente separados en el dominio del tiempo. [49]

Figura 1.7: Estructura FDD y TDD.FUENTE: UIT-R, Recomendación UIT-R M.2012.

En el caso del funcionamiento con FDD , hay dos frecuencias de portadora para

cada componente portadora, una para la transmisión por el enlace ascendente ( fUL) y

otra para la transmisión por el enlace descendente ( fDL). Cada trama tiene por consi-

guiente diez subtramas para el enlace ascendente y diez para el enlace descendente de

modo que las transmisiones por el enlace ascendente y el descendente pueden tener

lugar simultáneamente dentro de una celda. [49]

En el caso de funcionamiento con TDD, sólo hay una frecuencia de portadora por

componente portadora y las transmisiones por el enlace ascendente y el descendente

siempre están separadas en el tiempo para cada celda.[49]

1.3.4.1. Estructura de Trama

A continuación se describe los tipos de las estructuras de las tramas del sistema

LTE-A.

Estructura de Trama Tipo 1

Esta estructura es utilizada en sistemas que utilizan FDD y aplica tanto al enlace

descendente como al ascendente. En esta estructura el eje temporal se divide en tramas

de 10 ms, cada trama consta de diez subtramas de idéntico tamaño con una longitud de

23


1 ms, a su vez cada subtrama consta de dos intervalos del mismo tamaño y longitud de

0,5 ms llamados Slots o TS (figura 1.8).[42]

Figura 1.8: Trama FDD.FUENTE: UIT-R, Recomendación UIT-R M.2012.

En cada ranura temporal (TS) se transmiten 6 o 7 símbolos OFDM cada uno de

ellos de duración Ts= 66,7µs. En el caso de utilizar 7 símbolos, el Prefijo Cíclico19

(CP), denominado prefijo cíclico normal, tiene una duración de 4,7µs, salvo para el

primer símbolo que tiene un prefijo cíclico de 5,2µs. Si se utilizan 6 símbolos por

ranura temporal entonces el prefijo cíclico, que a partir de ahora denominaremos prefijo

cíclico ampliado, tiene una duración de 16,67µs.[43]

Estructura de Trama Tipo 2

Al operar en modo TDD la estructura de la trama se diferencia a FDD, en la

figura 1.9 se muestra la estructura de la trama. En este caso el eje temporal se divide en

tramas de 10 ms. Cada trama a su vez está compuesta por 10 subtramas, cada una de

duración 1 ms. En este caso algunas subtramas están atribuidas a las transmisiones por

el enlace ascendente mientras que otras lo están a las transmisiones por el enlace des-

cendente, produciéndose la conmutación entre los enlaces ascendente y descendente

en la subtrama especial.

19Prefijo Cílcico: Técnica utilizada para eliminar la interferencia intersimbólica.

24


Figura 1.9: Trama TDD.FUENTE: UIT-R, Recomendación UIT-R M.2012.

La subtrama especial se divide en tres partes: una parte para el enlace descen-

dente (DwPTS), un periodo de guarda (GP) en el que se efectúa la conmutación, y una

parte para el enlace ascendente (UpPTS). La DwPTS se trata básicamente como una

subtrama ordinaria del enlace descendente, aunque se pueden transmitir menos datos

debido a que la longitud de la DwPTS es menor. La UpPTS puede utilizarse para el

sondeo del canal o el acceso aleatorio. La DwPTS, el GP y la UpPTS tienen longitudes

individuales configurables para soportar distintos escenarios de implantación, y una

longitud total de 1 ms.[43]

1.3.5. Agregación de Portadoras (Carrier Aggregation, CA)

LTE-A.

Para lograr una transición sin tropiezos de LTE a LTE-A, es deseable que la

interfaz inalámbrica tenga compatibilidad con ambas versiones dentro de la misma

banda, Con este fin, LTE-A admite el incremento de ancho de banda hasta un máximo

de 100 MHz utilizando CA (figura 1.10 ). CA es un método para lograr el incremento

del ancho de banda mediante la disposición de bloques básicos de frecuencia llamados

(Component Carriers) CCs sobre el eje de frecuencia. Aquí, el ancho de banda de cada

CC es un ancho de banda soportado por LTE para mantener la compatibilidad. [12]

Figura 1.10: Incremento del Ancho de Banda con CA.ELABORADO POR: El Autor.

Para la agregación de portadoras tenemos tres configuraciones.[16]

Agregación de portadoras en ancho de banda contiguo.

25


Agregación de portadoras en ancho de banda no contiguo, única banda.

Agregación de Portadoras en ancho de banda no contiguo, múltiples bandas.

En la figura 1.11 se observa Agregación de portadoras en ancho de banda contiguo

donde se asigna al usuario de LTE-A un grupo contiguo de CCs. [16]

Figura 1.11: Agregación de portadoras en ancho de banda contiguo.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

En la figura 1.12 se observa la configuración de Agregación de portadoras en

ancho de banda no contiguo, en única banda, donde no existen componentes portadoras

contiguas por lo que el ancho de banda requerido para un usuario LTE-A se obtiene

sumando CCs que se encuentran dispersos entre si.[16]

Figura 1.12: Agregación de portadoras en ancho de banda no contiguo, única banda.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

En la figura 1.13 se observa la configuración de Agregación de Portadoras en

ancho de banda no contiguo, múltiples bandas, en este caso al no existir la cantidad

de CCs en cierta banda para lograr el ancho de banda requerido para LTE-A se puede

utilizar CCs de otra banda.[16]

26


Figura 1.13: Agregación de Portadoras en ancho de banda no contiguo, múltiplesbandas.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

1.3.5.1. Usos de Agregación de Portadoras (CA)

En la Figura 1.14 se muestra algunos ejemplos del uso de CA. (figura 1.14 (a))

muestra una configuración que asigna una banda contigua y proporciona una cobertura

idéntica usando múltiples CCs, (figura 1.14 ( b)) se puede considerar una configura-

ción que utiliza CCs de frecuencias muy diferentes resultando en cobertura diferente

entre los CCs, (figura 1.14 (c)) una configuración en la que los sectores de un cierto

CC están orientadas hacia los límites de los sectores de los otros CCs, y (figura 1.14

(d)) una configuración que asegura macro cobertura con una frecuencia determinada

(normalmente una frecuencia baja) y mediante el uso de unidades RRH (Remote Radio

Head) con otra frecuencia (por lo general una alta frecuencia), se absorbe el trafico en

lugares específicos . [12]

27


Figura 1.14: Escenarios de Uso de CA.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

1.3.6. Esquemas de Acceso Múltiple.

LTE-A para aprovechar de mejor manera los recursos de radio disponibles y lo-

grar altas velocidades de transmisión, adopta dos técnicas de acceso múltiple, OFDMA

para el enlace descendente, y SC-FDMA para el enlace ascendente.

1.3.6.1. Acceso de Radio en Enlace Descendente.

Acceso Múltiple por División de Frecuencias Ortogonales (Orthogonal Frecuency

Division Multiple Access OFDMA) es una técnica de acceso, que surge a partir de

OFDM (Figura 1.15) en la que una señal de banda ancha es dividida en subportadoras,

la ventaja que OFDMA ofrece es que las subportadoras pueden traslaparse sin afectar

a la información debido a que son matemáticamente ortogonales logrando con esto un

uso mas eficiente del espectro.[43]

28


Figura 1.15: Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (OFDM).ELABORADO POR: El Autor.

LTE-A utiliza para el enlace descendente OFDMA (figura 1.16) que es adecuado

para alcanzar velocidades máximas de datos. OFDMA para obtener un uso mas eficien-

te del espectro utiliza la técnica de scheduling de paquetes (Figura 1.17) que permite

la asignación de subportadoras a usuarios en forma dinámica. El scheduling tanto para

el enlace ascendente como para el enlace descendente, se ubica en el eNB.[43]

Figura 1.16: Acceso Múltiple por División de Frecuencias Ortogonales.FUENTE: Advanced Technologies and Related Issues for 3GPP LTE-A

29


Figura 1.17: Scheduling de Paquetes.FUENTE: LTE: Nuevas Tendencias en Comunicaciones Móviles.

La implementación de OFDMA en la capa física presenta complicaciones debido al

incremento de la Relación Potencia Instantánea-Potencia Media (Peak-to-Average Po-

wer Ratio, PAPR) a medida que se incrementa el numero de subportadoras que se

utilizan. Un PAPR20 alto se traduce en una eficiencia reducida, debido a que se requie-

re amplificadores de potencia altamente lineales para evitar distorsiones debido a la

intermodulación21.[43]

En la figura 1.18 se observa el esquema de acceso OFDMA la cual muestra las

etapas por la cual atraviesa la señal. En la etapa de transmisión los bits a ser trasmitidos

pasan por un conversor serie-paralelo, luego los símbolos se mapean, es decir, asignar

a una subportadora distinta.

Los símbolos resultantes del mapeo pasan por un bloque que realiza una Trans-

formada Inversa de Fourier Discreat (IDFT) para pasar la señal al dominio del tiempo,

se pasa nuevamente la señal a serie y se le agrega el prefijo cíclico para evitar la inter-

ferencia intersimbolica (intersymbol interference, ISI), finalmente las muestras pasan

por un convertidor D/A para ser transmitidas por el canal de radio, en la etapa de re-

cepción se hace los mismos procedimientos que la transmisión pero contrarios.

20PAPR: Mide la relación entre la potencia instantánea de la señal transmitida respecto de la potenciamedia.[43]

21Intermodulación: Es la modulación de amplitud no deseada de señales

30


Figura 1.18: Esquema Transmisor-Receptor OFDMA.FUENTE: AN INTRODUCTION TO LTE, LTE-Advanced, SAE and 4G Mobile

Communications.

1.3.6.2. Acceso de Radio en Enlace Ascendente.

El acceso de radio utilizado en LTE-A para el enlace ascendente es Acceso Múl-

tiple por División de Frecuencias de Única Portadora (SC-FDMA) (figura 1.19), con

esta técnica se consigue un PAPR reducido en comparación con OFDMA debido al

uso de una portadora única. Este esquema de acceso permite a los terminales móviles

alargar la duración de sus batería gracias al uso de amplificadores de potencia mas

eficientes.[43]

31


Figura 1.19: SC-FDMA.FUENTE: Advanced Technologies and Related Issues for 3GPP LTE-A

LTE-A para mantener compatibilidad con versiones anteriores presenta dos es-

cenarios de operación, el primer escenario para el caso de Portadora Única (Single

Carrier SC), se ha desarrollado la técnica de Clustered DFT-S-OFDM (Discrete Fou-

rier Transform Spread OFDM) esto se da a nivel Intra-CC, y el segundo para el caso

de Agregación de Portadoras (Carrier Aggregation CA), se ha desarrollado la técnica

N-DFT-S-OFDM a nivel Iter-CC.

Clustered DFT-S-OFDM

Clustered DFT-S-OFDMA es un sistema que permite a los UEs transmitir en

clusters de Bloques de Recursos Físicos22 (PBR) no contiguos (figura 1.20).

Figura 1.20: (a) Asignación Contigua de RB, (b) asignación no-contigua.FUENTE: LTE-Advanced Air Interface Technology.

22Bloque de Recursos Físicos: es el mínimo elemento de información que puede ser asignado a un UEpor parte de un eNB.

32


N-DFT-S-OFDM

Este esquema fue adoptado para el escenario de Agregación de Portadoras (CA),

donde N significa el numero de CC utilizados para la transmisión la cual se realiza de

forma paralela, esto da lugar a que exista un DFT (Trasformada de Fourier Discreta)

y una Bloque de Transporte por CC , con esto se consigue una relación PAPR mucho

menor en comparación a la del sistema OFDMA (Figura 1.21) [?].

Para mantener la compatibilidad con LTE Rel. 8 un canal de control de enlace

ascendente físico (Physical Uplink Control Channel) (PUCCH) se multiplexa en ambos

extremos de cada uno de los CCs,

Figura 1.21: N-DFT-S-OFDM.FUENTE: LTE-Advanced Air Interface Technology.

En la figura 1.22 se observa el esquema del transmisor-receptor DFT-S-OFDM

el cual es similar al de OFDMA.

Los bits a ser transmitidos se modulan digitalmente, luego mediante la adición

de un bloque DFT que es la diferencia con OFDMA, los símbolos a ser transmitidos

se precodifican, con lo que se consigue reducir las variaciones en la potencia instantá-

nea, luego las muestras se mapean en las subportadoras, todo esto en el domino de la

frecuencia.

Los símbolos resultantes del mapeo pasan por un bloque IDFT que convierte los

símbolo del dominio frecuencial al dominio del tiempo. Posteriormente se le añade

un prefijo cíclico (CP) que copiará una porción de las muestras del final del bloque

al principio de éste, el prefijo cíclico permite mantener la ortogonalidad frecuencial.

Finalmente las muestras pasan por un convertidor D/A para ser transmitidas por el

canal de radio.

33


En el receptor se realiza un proceso inverso al del transmisor.

Figura 1.22: Esquema Transmisor-Receptor DFT-S-OFDM.FUENTE: AN INTRODUCTION TO LTE, LTE-Advanced, SAE and 4G Mobile

Communications.

1.3.7. MIMO Mejorado .

En los sistemas celulares actuales MIMO23[49] es una técnica en la que se utiliza

una configuración de múltiples antenas inteligentes tanto en el transmisor como en el

receptor, logrando con esto aumentar la eficiencia espectral y la tasa de datos de la

transmisión inalámbrica. [49]

El MIMO mejorado es considerado como uno de los principales aspectos de

LTE-Advanced, que permite al sistema cumplir con los requisitos de velocidad del

IMT-A establecidas por la UIT-R.

23MIMO: Multiple-Input Multiple-Output

34


En LTE-A se ha previsto configuraciones MIMO 8x8 en DL y 4x4 en UL como

se observa en la figura 1.23.

Figura 1.23: Dirección (a) DL y (b) ULELABORADO POR: El Autor.

LTE-A soporta en el DL y UL, MIMO adaptativo (Figura 1.24). LTE-A utiliza

MIMO adaptativo para dar cabida a la demanda de mayores velocidades de datos y

mayor cobertura. [49]

Figura 1.24: LTE-Advanced principales modos MIMO.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

Único Usuario MIMO (Single User, SU-MIMO): Utiliza la tecnología MIMO

para incrementa la tasa de datos para un único usuario.

Multiusuario MIMO (MU-MIMO): MU-MIMO permite que múltiples termi-

nales móviles puedan acceder a un sistema mejorando las capacidades de co-

municación de cada terminal, con lo que se logra aumentar la capacidad de la

35


celda.

MIMO Cooperativo: MIMO Cooperativo permite mejorar la calidad de la señal

de los terminales móviles que se encuentran en el borde de las celdas utilizando

la técnica CoMP (Cooperative Multipoint), aumenta la eficiencia espectral en

más del doble.

A la trasmisión que se da entre un entre un solo eNB y uno o múltiples UEs se lo

conoce como Single-Site MIMO, por lo tanto SU-MIMO y MU-MIMO forman parte

de este grupo. Mientras que MIMO Cooperativo, forma parte del grupo denominado

Multi-Site MIMO, que permite mejorar el rendimiento en el borde las celdas mediante

la cooperación de varios eNB hacia un mismo UE.

El rendimiento de las diversas técnicas MIMO se basa en los siguientes enfoques:

Conformación de haz (beamforming).- Los transmisores compuestos de múl-

tiples antenas, y en base a la información del canal, realizan una precodificación de los

datos a transmitir ajustando las ganancias y desfases de las señales transmitidas por

cada antena. Logrando la máxima potencia posible en el receptor con mínima interfe-

rencia sobre otros receptores. Mediante el uso de múltiples flujos de datos, se puede

optimizar para varias antenas. [31]

Diversidad espacial .- La idea básica de la diversidad es disponer de más de una

versión de la señal original en el receptor, con esto se consigue mejorar la fiabilidad del

enlace. La diversidad espacial consiste en situar varias antenas en el receptor como en

el transmisor, las señales que viajan entre las antenas deben encontrase suficientemente

separadas para garantizar que la propagación sea independiente.[12]

Multiplexación espacial .- Divide un stream de alta tasa en varios streams de

menor tasa transmitidos por distintas antenas. Si el multitrayecto es suficiente las se-

ñales llegarán a cada antena con cierta firma espacial que el receptor podrá separar y

con ello recuperar la señal de interés. El número de streams está limitado por la enti-

dad que tiene menor número de antenas. La multiplexación espacial permite obtener

mayores velocidades de datos.

36


La figura 1.25 muestra una combinación de los enfoques antes mencionados.[12]

Figura 1.25: Combinación de Beamforming, Multiplexación y Diversidad Espacial.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

Con la combinación de Beamformig, Diversidad y Multiplexación espacial se

consigue mejorar simultáneamente el alcance de la transmisión, obtener mayores ve-

locidades de datos y mejorar la eficiencia espectral.

1.3.7.1. Múltiples puntos de transmisión y recepción coordinados (CoMP).

LTE-A implementa CoMP como una herramienta para mejorar la cobertura de

los dispositivos que se encuentran en los bordes de las celdas. En un despliegue celular

y específicamente si las frecuencias se reusan en cada celda, la interferencia de otras

celdas tradicionalmente degrada la capacidad del sistema. El objetivo en CoMP es

convertir la interferencia de otras celdas en señal útil específicamente en el borde de

las celdas.[16]

37


Figura 1.26: Transmisión CoMP.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

Existen dos categorías CoMP que describen diferentes formas de cooperación:[31]

Planificación coordinada (Coordinated Scheduling CS) / Conformación de haz

coordinado (Coordinated Beamforming CB). En este caso los datos se transmiten

únicamente desde un solo eNB, pero las estaciones base están conectadas entre

sí con el fin de intercambiar información de Planificación y formación de haz

(Figura 1.26(a)).

Procesamiento Conjunto (Joint Processing JP). En este modo de operación, los

datos se transmiten desde diferentes eNBs, al mismo tiempo, por lo que requiere

una estrecha sincronización y un enlace de velocidad muy alta entre los eNBs.

Dos técnicas son posibles: transmisión conjunta (Figura 1.26(b1)), en que los

datos se transmiten desde diferentes puntos a la vez y que se combina coheren-

temente en el terminal y selección rápida de celda (Figura 1.26(b2)), donde sólo

una estación base transmite en un momento.

38


1.3.8. Nodos Relay (RN).

Los nodos relay se introducen en LTE-Advanced para mejorar el rendimiento en

términos de cobertura. El uso de relays permitirá las siguientes mejoras.[16]

• Brindar cobertura en nuevas áreas.

• Despliegue de red temporal.

• Rendimiento en borde de Celda.

• Cobertura de alta velocidad de datos.

• Movilidad de grupo.

• Reducción de costos.

Figura 1.27: Esquema básico de un Nodo Relay.FUENTE: LTE-Advanced Air Interface Technology.

En la figura 1.27, se representa el esquema básico de un relay en LTE-Advanced.

El UE se conecta al Nodo Relay (RN) a través de la interfaz Uu, mientras que el

RN se conecta a un nodo donante eNB utilizando una nueva interfaz llamada Un. La

comunicación entre la RN y la eNB puede ocurrir de dos maneras: en banda o fuera de

banda. En banda, el enlace de comunicación utiliza la misma banda que el eNB utiliza

para comunicarse con los UEs dentro de la celda donante, mientras que fuera de banda

una banda diferente es utilizada.

1.3.8.1. Escenarios.

Los escenarios para el uso de relays se representan en la figura 1.28 los cuales

los describimos a continuación.[16]

39


Figura 1.28: Escenarios Para el Uso de Relays.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

En (a), se utiliza comunicación relay de multi-salto para proporcionar cobertura

a zonas aisladas que de otro modo no estarían bajo cobertura.

En (b), el RN se utiliza para mejorar la señal recibida por los UEs que están

dentro de un edificio.

En (c), un RN está situado cerca del borde de la celda a fin de ampliar la cobertura

o mejorar el rendimiento en el borde de la celda.

En (d), un RN está situado a fin de ampliar la cobertura o mejorar el rendimiento

en zonas subterráneas (por ejemplo, trenes).

En (e), la cobertura y el rendimiento puede ser mejorado en valles situados dentro

de edificios o en áreas que carecen de cobertura debido a la sombra producido por

grandes edificios.

En (f), mediante el uso de un RN móvil se logra mejorar el rendimiento de una

celda.

En cada uno de los casos anteriores, el tipo de RN que se va a utilizar puede

variar de acuerdo con los requisitos específicos de cada caso.[12]

40


1.3.8.2. Clasificación

Los RN pueden ser clasificados de acuerdo a las capas en las que se realiza su

funcionalidad principal.

Capa 1 (L1) el relay también se denomina repetidor. Toma la señal recibida, la

amplifica y la envía al siguiente salto, que puede ser otro RN o UE. Trabajan

a nivel de la capa física. Sin embargo, los relay L1 no sólo amplifican la señal

deseada sino también ruido e interferencia. Su ventaja es que se puede hacer el

reenvío de forma casi inmediata, lo que se traduce en un retraso pequeño.[16]

Capa 2 (L2) el relay también se llama como relay de decodificación y transmi-

sión. Funciona hasta las capas de Control de Acceso al Medio (MAC) y Control

de Enlace de Radio (RLC), que permite que el relay realice funciones de gestión

de recursos de radio (RRM radio resource management). Los RN de la capa 2

eliminan el ruido que ingresa al sistema, pero debido a las funciones adicionales

realizadas por un relay L2, un retraso más significativo se introduce en compa-

ración con un relay L1.[16]

Capa 3 (L3) o relay de capa superior puede ser pensado como un eNB inalám-

brico que utiliza un enlace inalámbrico para el backhaul en lugar de un enlace

cableado y caro. En este caso el enlace de retorno inalámbrico requeriría una alta

eficiencia y la sobrecarga de señalización será más alta, en comparación con los

relays de L1 y L2.[16]

1.3.8.3. Cooperación de RN.

En cuanto a la cooperación, el RN presenta dos tipos de cooperación : coopera-

ción entre RNs, y cooperación entre RNs y eNBs. Para el primer caso, la información

requerida para lograr la cooperación entre los RNs pueden ser intercambiados a tra-

vés de una interfaz virtual X2 entre los RNs, tal como una comunicación directa entre

RNs, o mediante el intercambio de información a través de la interfaz X2 entre sus

eNBs donantes. Para el segundo caso, la información puede ser intercambiada entre el

RN y eNBs a cooperar.[16, 12, 49]

41


Figura 1.29: Esquema de Cooperación.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.

La figura1.29muestra dos posibles escenarios básicos de cooperación con RNs.

En el caso (a), uno de los RN recibe datos desde el eNB y luego se comunica con un

segundo RN para realizar una transmisión cooperativa al UE. En el caso (b), el eNB

envía los datos que se van a transmitir al UE, a los RNs y una transmisión cooperativa

entre el eNB y los dos RNs e realiza hacia el UE.

1.4. Estado Actual de LTE-Advanced.

A nivel mundial el despliegue de redes comerciales de LTE-A, aun no se llevan

a cabo, al momento los grandes operadores de telefonía móvil y fabricantes de equipos

se encuentran en fase de pruebas, en la actualidad la gran aceptación que a tenido LTE,

se ve reflejado en el masivo despliegue de redes LTE por gran parte de operadoras

telefónicas en todo el mundo, lo que prevé que LTE-A tendrá una similar aceptación

debido a la fácil migración de LTE a LTE-A.

1.4.1. Adopción de LTE.

El tráfico de datos móviles está aumentando agresivamente impulsado por la

mayor adopción de smartphones, tablets y el creciente interés por videos en Internet.

El LTE ha sido adoptado como la próxima tecnología por la mayor parte de los

operadores de celular del mundo.

42


Según la 4G Américas 150 operadores de todo el mundo ya han lanzado servicios

LTE comerciales en 67 países, 50 de ellos durante los últimos 5 meses.[18]

A Nivel Global

4G Américas prevé que a finales del 2013 habrá más de 100 lanzamientos de

redes LTE.

El despliegue de redes LTE en la actualidad y a lo largo del 2013 es el siguiente:[18]

A la fecha 150 redes LTE comerciales.

256 redes LTE comerciales previstas para fin de 2013.

Casi 450 compromisos totales con despliegues LTE de parte de operadores.

63 millones de conexiones LTE al término de 2012.

Una predicción de134 millones de conexiones LTE en 2013.

En América Latina

13 redes LTE comerciales en Antigua y Barbuda, Bolivia, Brasil, Colombia, Re-

pública Dominicana, México, Paraguay, Puerto Rico y Uruguay.

93 mil conexiones LTE al término de 2012

Previsión de 2 millones de conexiones LTE al término de 2013.

Operadoras en Latino América como AT&T (Puerto Rico), Claro (Puerto Rico, Brasil),

Antel (Uruguay), UNE - EPM Telecomunicaciones (Colombia), Orange (Rep. Domi-

nicana), Telcel (México), Entel (Chile, Bolivia),Vox (Paraguay), tienen implementadas

redes LTE.

En el caso del Ecuador el CONATEL adjudicó 70 MHz de espectro radioeléctrico

a la CNT en las bandas de 700 MHz y 1,7/2,1 GHz, para la implementación de LTE, y

se espera que se lance su red a lo largo del 2013.[19]

43


1.4.1.1. Pruebas de LTE-Advanced.

En Japón el principal operador japonés NTT DoCoMo lanzó comercialmente su

red LTE a finales del año pasado, con velocidades de descarga de 37,5 Mbps

y velocidades de subida de 12,5 Mbps, y tiene cobertura en algunas partes de

Tokio y otras dos grandes ciudades. Mientras NTT DoCoMo viene ampliando

su red LTE en otras ciudades de Japón, ya anunció el inicio de las pruebas de

LTE Advanced (4G). Con esta nueva tecnología han alcanzado velocidades de

descarga de 1 Gbps y de 200 Mbps de velocidad de subida en las pruebas de

laboratorio.

En Corea Del Sur Técnicos del Instituto de Investigación de Electrónica y Tele-

comunicaciones (ETRI), lograron probar fuera de laboratorio el primer sistema

móvil de cuarta generación, demostrando que el mismo posee la capacidad de

transmitir datos 40 veces más rápido que la red de 3G Las pruebas lograron

que un autobús que se desplazaba a 40 km por hora recibiera con normalidad

imágenes de televisión 3D y HD. Además, el nuevo sistema desarrollado por el

ETRI permitió transmitir y recibir datos a razón de 600 megabytes por segundo

(Mbps), lo que acorta enormemente los tiempos de descarga de contenidos hacia

dispositivos móviles.[22]

En Suecia, Ericsson hizo una demostración de la nueva versión de la tecnología

LTE que es diez veces más rápida que el estándar actual y que otorga velocida-

des de 1 Gbps. La presentación fue dada al servicio postal sueco y la agencia

de telecomunicaciones (PTS), en la que Ericsson utilizó hardware comercial pa-

ra probar sobre una frecuencia dada por PTS la tecnología LTE Advanced por

primera vez. Una de las posibilidades de la nueva tecnología es la posibilidad

de juntar señales de varias operadoras con el fin de lograr un ancho de banda

mayor. Ericsson también demostró la funcionalidad de MIMO, que permite que

los datos sean enviados y recibidos de manera más rápida, incluso cuando la red

está congestionada.[28]

El operador China Mobile y el fabricante chino de teléfonos móviles ZTE, han

realizado pruebas de LTE-A, y afirmaron haber alcanzado una velocidad máxima

de descarga de 223 Mbps, y parece que a finales de 2013 será puesta a prueba en

44


determinadas zonas de Norteamérica por los operadores que están colaborando

en la implantación del nuevo estándar de red.[39]

45

2 ANÁLISIS TÉCNICO DE LTE-A.

En el presente capítulo se realiza una comparación de LTE-A con tecnología

tales como: HSPA+, LTE y WirelessMAN-Advanced, con la primera debido a que es

la tecnología que al momento se encuentra implementada en nuestro país, con LTE

que es la tecnología en la que se basa LTE-A, y con WirelessMAN-Advanced debido

a que juntas son las consideradas de cuarta generación o 4G, todo esto con el fin de

conocer las características que hacen de LTE-A una de las más opcionadas para su

implementación en el mundo y en nuestra región.

2.1. HSPA+.

2.1.1. Acceso a Paquetes a Alta Velocidad Plus (HSPA+) .

Acceso a paquetes a alta velocidad Plus o High-Speed Packet Access Evolution

(HSPA+), también conocido como HSPA Evolution o Evolved HSPA es un estándar

definido en el release1 7 hasta el release 10 de la 3GPP, es considerado como la evolu-

ción de HSPA concebida para mantener compatibilidad con los dispositivos y redes de

estándares anteriores tales como release 99, 5 y 62.

Mediante el uso de MIMO, Modulación de Orden Superior (Higher Order Mo-

dulation, HOM) y Multicarrier, HSPA+ a conseguido tasas de datos máximas posibles

de 28 Mbps a 168 Mbps en Downlink y 11 a 23 Mbps en el Uplink (figura 2.1).[41]

1Release (Rel.) o Versiones muestran las estructura de los estándares del proyecto 3GPP.2Rel. 99: WCDMA, UTRAN.

Rel.5:HSPA, HSDPA.Rel.6: HSPA, HSUPA,

46


Figura 2.1: Evolución de HSPA+.FUENTE: HSPA+ R9 and beyond.

2.1.2. MIMO y Modulación de Oren Superior (HOM) en HSPA+.

MIMO y modulación orden superior se incluyen en HSPA+. MIMO se lo utiliza

en el enlace descendente con lo que se logra mejorar el rendimiento y la tasa de da-

tos, en el caso de HSPA+ se emplea dos antenas en el transmisor y dos antenas en el

receptor. El diagrama de la transmisión MIMO se muestra en la figura 2.2.[25, 41]

Figura 2.2: 2x2 MIMOELABORADO POR: El Autor.

La Modulación de orden superior permite una mayor velocidad de datos pico sin

aumentar el ancho de banda de transmisión. En HSPA+ Release 7 incorpora transmi-

sión 64 QAM3 para el enlace descendente y 16 QAM para el enlace ascendente. 16

QAM puede doblar la velocidad en comparación con QPSK4 mediante la transmisión

de cuatro bits en lugar de dos bits por símbolo. 64 QAM puede aumentar la velocidad

en un 50 por ciento en comparación con 16 QAM porque 64 QAM transmite seis bits

con un solo símbolo. Por otro lado, los puntos de la constelación están más cerca uno

del otro, y la relación señal-a-ruido requerida es mayor. Por lo tanto, 64 QAM en en-

lace descendente y 16 QAM en enlace ascendente puede ser utilizado sólo cuando las

condiciones del canal son favorables.[25]3QAM: Modulación de Amplitud en Cuadratura o Quadrature Amplitude Modulation

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_de_amplitud_en_cuadratura4QPSK: Modulación por Desplazamiento de Fase Cuadrafásica o Quadrature Phase-Shift Keying

47


La velocidad máxima con 64 QAM es 21,1 Mbps y con MIMO 28,0 Mbps. La

combinación de 2x2 MIMO y modulación 64 QAM puede lograr una velocidad de

datos pico más allá de 40 Mbps.[25]

2.1.3. W-CDMA

Acceso múltiple por división de código de banda ancha (Wideband Code Divi-

sion Multiple Access, W-CDMA) es la interfaz radioeléctrica de HSPA+, y utiliza la

técnica de espectro ensanchado para lograr una señal resistente a las interferencias.

W-CDMA esta basada en CDMA5, es decir que varios usuarios comparten una misma

portadora, y utiliza un código de ensanchamiento para diferenciar la información co-

rrespondiente a cada usuario, e incrementar el ancho de banda, el ancho de banda de

la portadora W-CDMA es de 5 MHz (figura 2.3).[6]

Figura 2.3: W-CDMA.FUENTE: Introduction to WCDMA.

2.1.4. HSPA+ Rel. 7

HSPA + Rel. 7 es el primer paso en la evolución de HSPA +, en Rel. 7 se logra

tasas de datos pico en enlace descendente de 28 Mbps usando MIMO 2x2 o 21 Mbps

a través HOM (modulación de orden superior) 64 QAM, en el enlace ascendente se

utiliza HOM 16 QAM logrando tasas de datos picos de 11 Mbps. En release 7 no se

puede combinar MIMO con 64 QAM.

Alta calidad de voz es un servicio clave que tradicionalmente ha sido el núcleo

5CDMA: Acceso Multiple por División de Codio o Code Division Multiple Access

48


de negocio móvil. HSPA + permite dos opciones, CS (conmutación de circuitos) voz

sobre HSPA o VoIP, ambos proporcionan hasta un tiempo de conversación 50% más

que Rel-99.[38, 41]

2.1.5. HSPA+ Rel. 8

En HSPA + Rel.8 hace uso en el enlace descendente de Multicarrier, para este

caso conocido como Dual-carrier (figura 2.4), logra mejorar la experiencia de banda

ancha para todos los usuarios. El método Dual-carrier consiste en agregar dos porta-

doras HSPA de 5 MHz, con lo que se consigue duplicar las tasas de datos comparado

con Rel-7, es decir la tasa de datos pico es de 42 Mbps en el enlace descendente en 10

MHz de espectro (sin MIMO), como se muestra en la figura 2.5.[41]

Figura 2.4: Dual-carrier HSPA+FUENTE: HSPA+ R9 and beyond.


Figura 2.5: Incremento de Velocidad en Rel-8FUENTE: HSPA+ R9 and beyond.


49


2.1.6. HSPA+ Rel. 9 y Rel. 10

El enfoque principal de HSPA+ Rel. 9 ha sido facilitar multicarrier a través de

bandas, por ejemplo, una combinación de 2,1 GHz y 900 MHz. Rel. 9 también está

diseñado para soportar multicarrier en el enlace ascendente.

Estas características, permiten a las operadoras aprovechar todos los recursos

de espectro disponibles, incluyendo el uso simultáneo de múltiples bandas, como se

muestra en la figura 2.6. Rel.9 proporciona una tasa de datos pico de 84 Mbps en el

enlace descendente por la combinación de MIMO 2x2 y Multicarrier, así como una

tasa de datos pico de 23 Mbps en el enlace ascendente a través de UL Multicarrier.[41]

Figura 2.6: Rel. 9 Multicarrier en Downlink, y Uplink.FUENTE: HSPA+ R9 and beyond.


MIMO proporciona alrededor de 20% de incremento en la eficiencia espectral.

UL Multicarrier puede duplicar la capacidad de datos de enlace ascendente comparado

con Rel. 8

En el caso de Rel. 10 multicarrier toma aún más importancia mediante la agre-

gación de hasta 4 portadoras soportando 20 MHz para proporcionar una tasa de datos

picos de 168 Mbps en enlace descendente, como se muestra en la figura 2.7.[41]

50


Figura 2.7: Rel. 10 Multicarrier.FUENTE: HSPA+ R9 and beyond.


2.1.7. Arquitectura HSPA+

HSPA+ con el propósito de presentar una arquitectura plana y reducir la latencia

(figura 2.8) presenta dos opciones para lograrlo, estas son: Túnel Directo y Nodo B

con funciones RNC (Radio Network Controller), llamado Evolved HSPA Nodo B.

2.1.7.1. Túnel Directo

La solución de túnel directo consiste en separar las funciones de control de las

de usuario, por lo que se tiene un controlador SGSN encargado de la parte de control,

y se tiene GGSN mejorado encargado de las funciones de usuario.[24]

2.1.7.2. Nodo B con funciones RNC

En esta solución las funciones realizadas por el RNC se trasladan al Nodo B, con

esto se logra una arquitectura completamente plana.[24]

Figura 2.8: HSPA+ con Túnel Directo y Nodo B con funciones RNC.FUENTE: Evolución de la arquitectura UMTS.

51


En la Figura 2.9 se muestra la arquitectura de HSPA+ en la que se observa los

modos de operación con Túnel Directo y Nodo B con funciones RNC, la misma que

esta formada principalmente por: Evolved HSPA Nodo B, Gateway GPRS Support

Node (GGSN), Serving GPRS support node (SGSN), Circuit Switched Core Network

(CS-CN).

Figura 2.9: Arquitectura HSPA+.FUENTE:Technical Report, 3GPP TR 25.999


Serving GPRS Support Node (SGSN)

Es un Nodo de servicio GPRS cuya función principal es dar acceso a los termi-

nales móviles hacia la red de datos. El SGSN es el primer punto principal en el cual se

autentifica un terminal al momento de realizar una conexión de datos.

Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Es la puerta de enlace hacia la PDN (Packet Data Network) de una red celular,

estas redes externas pueden ser Internet o un red corporativa, también se encarga de la

parte de facturación y aplicación de políticas y reglas de navegación.

52


El tráfico del plano de usuario entre GGSN y Nodo B o el RNC, es llevado través

de la interfaz Gn en la configuración de Túnel Directo. El tráfico de señalización del

plano de control utiliza la interfaz Iu-PS entre el Evolved HSPA Nodo B o RNC y el

SGSN, y la interfaz Gn entre SGSN y GGSN. La interfaz Iur permite la comunicación

entre HSPA Evolved Node Bs, la interfaz Iu-CS permite la comunicación de plano de

control entre el Evolved HSPA Nodo B y núcleo de la red CS . Esta arquitectura permite

a los HSPA Evolved Node B tener una conexión de banda ancha basado en paquetes

hacia el núcleo de red reduciendo de esta forma la latencia y retraso en el lado de

acceso de radio. Las funciones principales de la HSPA Evolved Node B son: gestión

de recursos de radio (control de portador de radio, la admisión de radio y control de la

movilidad) y de enrutamiento datos del plano de usuario hacia el núcleo de la red.[25]

2.2. Comparación entre HSPA+ y LTE-A

2.2.1. Arquitectura

La arquitectura HSPA+ presenta dos modificaciones importantes con respecto a

estándares anteriores, es el uso de Túnel Directo y nodo B con funciones de RNC, con

lo que se consigue una red más plana, para el caso de LTE-A se maneja una arquitectura

completamente plana, con una comunicación netamente IP.

Sus arquitectura se basan en una estructura que la podemos dividir en: Red Tron-

cal, Red de Acceso de Radio y dominio de usuario.

En el dominio de usuario tanto en LTE-A como en HSPA+ tenemos los User

Equipment (UE).

En la red de acceso de radio tenemos UTRAN para HSPA+, la misma que esta

formada por los denominados Evolved HSPA+ Node B y E-UTRAN para LTE-

A, donde la diferencia más significativa con respecto a la UTRAN de HSPA+

es la incorporación de las funciones que realiza el RNC en el evolved Node B

(eNB).

La red troncal para el caso de LTE-A se conoce como EPC (Evolved Packet Core

o Núcleo de Paquetes Evolucionado) y consta de las entidades MME, P-GW y

53


S-GW y para el caso de HSPA+ el núcleo de la red (Core Network) esta formado

por el SGSN y GGSN.

2.2.2. Técnica Multiantenas

La disponibilidad simultánea de múltiples antenas tanto en el equipo transmisor

como en el receptor (figura 2.10) se puede utilizar para crear lo que se puede ver como

múltiples canales paralelos de comunicación, por lo tanto MIMO es parte fundamental

tanto en HSPA + como en LTE-A debido a que permite aumentar la eficiencia espec-

tral. En el caso de HSPA+ se hace uso de MIMO con un máximo de dos antenas es

decir 2x2 MIMO solo en el enlace descendente. En cambio en LTE-A se introduce el

termino MIMO mejorado el cual se compone como se estudio en el capítulo uno de

SU-MIMO, MU-MIMO y Cooperative MIMO, donde en un escenario SU-MIMO se

obtiene la máxima eficiencia espectral mediante el uso de 8x8 y 4x4 MIMO en el en-

lace descendente y ascendente respectivamente, en el caso de MU-MIMO una misma

estación base atiende a múltiples usuario, en el caso de Cooperative MIMO ayuda a

mejorar el rendimiento en el borde de la celda.[14, 49, 45]

Figura 2.10: Técnica de Multiantenas.ELABORADO POR: El Autor.

2.2.3. Agregación de Portadoras

Junto con MIMO, la agregación de portadoras permite incrementar la tasa de

datos y reducir la latencia para todo los usuarios, mediante esta técnica se incrementar

los anchos de banda tanto en el enlace descendente como ascendente, en el caso de

HSPA+ se pueden agrupar hasta cuatro componentes portadoras de 5Mhz para obtener

mayores anchos de banda, a la agregación de dos CC se le denomina Dual Carrier y se

utiliza en el enlace ascendente de Rel.9 y descendente de Rel. 8 y Rel. 9, Multicarrier

54


también se utiliza en Rel. 10 en el que se agrupan cuatro CC, para lograr un ancho de

banda de 20 MHz (figura 2.11), necesario para alcanzar altas tasas de datos.

Figura 2.11: Agregación de Portadoras en HSPA+.FUENTE: HSPA+ R9 and beyond.

Por su parte en el caso de LTE-A se utiliza Carrier Aggregation, que al igual

que en HSPA+ se utiliza para incrementar el ancho de banda, esta ves tomando como

base una CC de LTE es decir 20 MHz, donde el máximo soportado por LTE-A es la

agrupación de cinco CC es decir 100 MHz (figura 2.12).

Figura 2.12: Agregación de Portadoras en LTE-A.FUENTE: HSPA+ R9 and beyond.

2.2.4. Acceso al Medio

En el caso de HSPA+ tanto para el enlace ascendente como descendente utilizan

W-CDMA como técnica de acceso al medio, mientras que en LTE-A para lograr altas

tasas de datos en comparación con HSPA+ y aprovechar de mejor manera el espectro,

se utiliza para el enlace descendente OFDMA, y SC-FDMA para el enlace ascendente.

Una ventaja de OFDMA es su alta resistencia a las interferencias y multitra-

yectorias, con lo que se consigue una eficiencia de transmisión de datos 3 a 4 veces

superior a W-CDMA.

55


2.3. Migración de HSPA+ a LTE-A

Luego de realizar la comparación entre HSPA+ y LTE-A, y al ser estas tecnolo-

gías propuestas por la 3GPP, la migración de HSPA+ a LTE-A es posible pero es un

proceso que se lo realizara paulatinamente, por lo que estas dos tecnologías coexistirán

en nuestro país, esto se logrará mediante el uso de soluciones de interworking6. que

permitirán el suministro de servicios como roaming, seamless mobility7 y una gestión

común de las distintas redes.[43]

LTE-A se ha diseñado de tal manera que soporte el nivel de interworking D

(continuidad transparente entre redes) con redes HSPA+, es decir que se lograra una con-

tinuidad de los servicios sin que se advierta por parte del usuario degradación alguna

en el momento de la transición entre estas redes.[43]

Figura 2.13: HSPA+ y LTE-AFUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.


En la figura 2.13 se muestra el esquema de conexión entre las redes de acceso

6Interworking: Conjunto de funciones y mecanismos mediante los cuales se logra intercambiar infor-mación entre dos o más redes de comunicaciones.

7Seamless mobility: Se refiere a la movilidad entre redes de una manera transparente al usuario.

56


E-UTRAN y UTRAN. En esta arquitectura el Serving Gateway asume las funciones

del GGSN, además, a nivel del EPC se necesita algunas nuevas interfaces que le permi-

tan realizar un intercambio de información entre la redes E-UTRAN y UTRAN, estas

nuevas interfaces se muestran en la figura 2.13 y son: S3, S4, S6d y S12, donde las

interfaces S3, S4 son interfaces internas del núcleo de la red, la interfaz S6d se utiliza

para el acceso a la base de datos HSS desde la red HSPA+ y la interfaz S12 permite la

conexión directa entre el EPC y UTRAN.

En el intercambio de información entre los usuarios de la red, por ejemplo en el

caso de handover el eNB al no ser capaz de interactuar directamente con el nodo B

de HSPA + y para que puedan trabajar de manera conjunta y mantener una comuni-

cación con la menor cantidad de interrupciones, se necesita realizar algunas configu-

raciones y actualizaciones en algunos elementos de la red, mismos que se describen a

continuación[32]:

UEs Los UEs deben estar diseñados de manera tal que puedan soportar las dos

tecnologías de radio, es decir se hace necesario el uso de dispositivos móviles

multi-banda y multi-modo.

eNB y evolved HSPA+ NB Deben configurarse de manera tal que conozcan las

celdas vecinas de las otras redes para efectos de handovers.

MME y SGSN Para soportar movilidad se requiere señalización entre el MME y

SGSN del plano de control, esto se logra mediante el uso de la interfaz S3. Ade-

mas gracias a la flexibilidad de esta arquitectura de red (Figura 2.13) es posible

hacer uso de un único nodo para la implementación de estas dos entidades.

S-GW interviene en los procesos de handover entre eNBs, ademas requiere ac-

tualización de software para que se comporte como un GGSN hacia el SGSN. La

movilidad entre las redes LTE-A y HSPA+ se logra mediante el uso de la interfaz

S4. El S-GW y SGSN forman parte del plano de usuario dentro del EPC.

P-GW es el punto en el cual se realiza la conectividad hacia redes externas.

57


2.3.1. Equipos que Permitirán la Migración

Fabricante como CISCO proponen algunas alternativas para la migración de HS-

PA+ a LTE-A, mediante la modificación del núcleo de la red con equipos que manejen

la red HSPA+, LTE-A, y otras redes, esto se logra mediante el uso de la plataforma de

núcleo multimedia Cisco ASR 5000 (figura 2.14) la cual simplifica la migración me-

diante una actualización de software, sin la necesidad de grandes cambios o equipos.

Figura 2.14: Cisco ASR 5000.FUENTE: CISCO, http://www.cisco.com/en/US/products/ps11072/index.html.

El router Cisco ASR 5000 puede ser desplegado en diferentes redes de acceso

(figura 2.15) con las siguientes funciones:

UMTS/HSPA

• Gateway GPRS Support Node (GGSN)

• Serving GPRS Support Node (SGSN)

LTE Evolved Packet Core (EPC)

• Mobility Management entity (MMe)

• Serving Gateway (S-GW)

• PDN Gateway (P-GW)

• evolved Packet data Gateway (ePdG)

WiMAX

• Access Service Network (ASN) Gateway

58


• Home Agent (HA)

Figura 2.15: Multi-acceso con Cisco ASR 5000.FUENTE: CISCO, http://www.cisco.com/en/US/products/ps11072/index.html.


Alcatel-Lucent (figura 2.16) propone para la migración del núcleo de la red los

siguientes equipos:

9471WMM funciones de SSGN, MME.

7750 SR funciones de GGSN, P-GW, S-GW .

5780 DSC funciones de PCRF.

Figura 2.16: Alcatel-Lucent EPC.FUENTE: Alcatel-Lucent.

La solución HUAWEI para el EPC (figura 2.17) y E-UTRAN (figura 2.18)consta

de los siguientes equipos:

EPC

59


• USN 9810 funciones de SSGN, MME.

• UGW 9811 funciones de GGSN, P-GW, S-GW .

• RM 9000 funciones de PCRF.

• SAE-HSS 9820 funciones de HSS.

E-UTRAN

• eNB formado por DBS3900, que consta de BBU 3900, y RRU 3232.

• BTS 3900 y BTS 3900A para instalaciones interiores y exteriores respecti-

vamente.

Figura 2.17: EPC de HUAWEI.FUENTE: Huawei TD-LTE Solution Overview.

Figura 2.18: E-UTRAN HUAWEI.FUENTE: HUAWEI, Enterprise, "DBS3900".

60


2.4. LTE hacia LTE-Advanced

Long Term Evolution Advanced (LTE-A) es una mejora de LTE, estandariza-

dos ambos por la 3GPP, son tecnologías de radio compatibles con la diferencias de que

LTE-A cumple con los requerimientos de IMT-A para ser considerada como tecnología

4G, y para lograrlo se han echo mejoras en la eficiencia del espectro, se a incremen-

tado la tasa de datos, etc. A continuación se realiza una comparación entre estas dos

versiones para dar a conocer cuales son las principales mejoras de LTE-A.

2.4.1. Comparación entre LTE y LTE-A

LTE-A no presenta mayores cambios en su arquitectura comparado con LTE, en

la tabla 2.1 tenemos la comparación entre LTE y LTE-A en términos de Picos de Ve-

locidad, Eficiencia Espectral, Anchos de Banda soportados y Latencia en el plano de

usuario como en el de control, donde se observa que gracias a las nuevas y mejores

características como MIMO con un mayor numero de antenas, la Agregación de Por-

tadoras introducida en LTE-A y el uso de Relay Nodes, se a logrado mejorar en todos

los aspectos si comparamos con LTE Rel. 8.

Tabla 2.1: Comparación entre LTE y LTE-A.FUENTE: Rohde & Schwarz, "LTE [Long Term Evolution]: El siguiente nivel".

61


2.4.2. Relay Nodes

En la figura 2.19 se muestra la arquitectura de la red LTE-A, donde la única dife-

rencia es la adición de los Relay Nodes (RN) los cuales ayudan a mejorar la cobertura

de la red y mejorar el rendimiento de las celdas, estos nodos se conectan inalámbrica-

mente a los eNBs a través de la Interfaz Un.

Figura 2.19: Arquitectura de la red LTE-A con RN.FUENTE: The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced.


2.4.3. Agregación de Portadoras

LTE-A para lograr altas tasas binarias de hasta 1Gbps en el enlace descendente

y 500 Mbps en el enlace ascendente, utiliza la agregación de portadoras, que es una

técnica nueva que no se incluye en LTE, donde se agrupan varias portadoras LTE para

conseguir anchos de banda de hasta 100 MHz, como se muestra en la figura 2.20.

62


Figura 2.20: Agregación de portadoras en LTE-A.ELABORADO POR: El Autor.

2.4.4. MIMO

LTE y LTE-A soportan el esquema de antenas MIMO con la diferencia que en

LTE-A se soporta un mayor numero de antenas, en el enlace descendente LTE soporta

cuatro antenas, mientras que LTE-A ocho antenas y en el enlace ascendente LTE 1

antena y LTE-A hasta cuatro antenas como se observa en la figura 2.21.

Figura 2.21: MIMO en LTE y LTE-A.ELABORADO POR: El Autor.

2.5. WirelessMAN-Advanced o IEEE 802.16m

WirelessMAN-Advanced o IEEE 802.16m es la propuesta de la IEEE, que nace

de la necesidad de contar con una tecnología que satisfaga los requisitos de la UIT para

IMT-A, además es una mejora de versiones anteriores como 802.16-2004 y 802.16-

e.[14]

63


2.5.1. Arquitectura

IEEE 802.16m (figura 2.22)presenta una arquitectura plana basada en IP, la mis-

ma se divide tres partes que son: [14]

Estaciones Móviles Avanzadas (Advanced Mobile Stations AMS) y Estaciones

Móviles ( Mobile Stations MS) usadas por el usuario final para acceder a la red.

Red de servicios de acceso (Access Service Network ASN), se compone de va-

rias (Base Station) o (Advanced Base Station) BS/ABS las mismas que se co-

nectan a ASN gateways.

Red de servicios de conectividad (Connectivity service network CSN), es el en-

cargado de proporcionar la conectividad IP y se compone principalmente de Ser-

vidores, puertas de enlace a Internet, base de datos.

Figura 2.22: Arquitectura WiMAX.FUENTE: :LTE, LTE-Advanced and Wimax.


64


2.5.2. Interfaces de Red

R1: Representa la interfaz de radio entre los MS o AMS y las BS.

R2: Representa un enlace lógico entre MS y CSN.

R3: Representa la conexión entre los CSN y ASN.

R4: Representa el enlace entre ASNs.

R5: Representa el enlace entre CSNs.

R6: Representa el enlace entre BS y ASN-GW.

R8: Representa el enlace entre dos BS o ABS.

IEEE 802.16m al igual que el estándar IEEE 802.16 2009 también pueden utilizar

los Advanced Relay Station (ARS) cuya función es similar a los RN de LTE-A, una

característica de IEEE 802.16m es la compatibilidad con versiones anteriores tales

como 802.16 2009.

2.5.3. Comparación entre WirelessMAN-Advanced y LTE-A

2.5.3.1. Arquitecturas de Red

LTE-A y WiMAX tienen una similar arquitectura de Red, la misma que esta

basada netamente en IP, y con fines de comparación la dividimos en tres partes:

1. En el dominio de usuario en el caso de LTE-A tenemos los User Equipment

(UE), y en WiMAX los Mobile Station o Advanced Mobile Station MS/AMS.

2. En LTE-A Core Network (CN), en WiMAX Access Service Network (ASN). El

ASN se compone de un ASN-GW y BS/ABS, y la red de acceso E-UTRAN con-

siste en una red de eNBs interconectados, los BS/ABS y eNBs cumplen similares

funciones. Las funciones del ASN-GW in WiMAX para el caso de LTE-A son

proporcionados por dos entidades el MME y S-GW, las mismas que son simila-

res al SGSN en UMTS. Una de las diferencias entre estas entidades es la manera

con la que se trata el trafico, que en LTE-A se lo divide en trafico de Plano de

Control manejado por MME, y trafico de Plano de Usuario manejado por S-GW,

WiMAX no separa estos dos planos y se los maneja desde el ASN-GW.[14]

65


3. En LTE-A Protocol Data Network (PDN), en WiMAX Connectivity Service Net-

work (CSN). El PDN-GW y CSN proveen a sus respectivas redes, conectividad

a otras redes como Internet y la PSTN. Además WiMAX y LTE-A están dise-

ñados para soportar interoperabilidad con IEEE 802.16-e y IEEE 802.16-2009 y

LTE respectivamente. [14]

2.5.3.2. Interfaz de Aire 802.16m y Agregación de Portadoras

La interfaz de aire de 802.16m llamada también Advanced WirelessMAN-OFDMA

es utilizado como esquema de acceso múltiple tanto para el enlace descendente como

ascendente, en el caso de LTE-A también se utiliza en el enlace descendente OFDMA,

mientras que para el enlace ascendente se utiliza SC-FDMA. Además estos esquemas

ofrecen soporte tanto para FDD y TDD.[14]

En lo que respecta a la estructura de la trama (figura 2.23) en IEEE 802.16m se

introduce el concepto de Súper Trama de 20 ms, la misma que se compone de cuatro

tramas de 5ms, además cada trama se compone de ocho subtramas con una longitud

de 0.617 ms, existen tres tipos de subtramas las cuales se diferencian por el numero de

símbolos OFDMA: [50, 15]

Tipo 1: Compuesta por 6 símbolos OFDMA.



Figura 2.23: Estructura Trama IEEE 802.16m.FUENTE: ROHDEySCHWARZ, IEEE 802.16m/WiMAX Rel. 2.0, Technology Overview.

66


En LTE-A la trama como la subtrama estudiado en el capítulo uno, tiene una du-

ración comparado con la trama de IEEE 802.16m de casi el doble. En cuanto al numero

de símbolos OFDMA utilizados estos concuerdan con los de LTE-A, y dependen del

tamaño del prefijo cíclico.

IEEE 802.16m al igual que LTE-A para lograr una alta eficiencia espectral ha-

cen uso de agregación de portadoras tanto contiguos como no contiguos para permitir

ancho de banda de hasta 100 MHz, es decir los canales en IEEE 802.16m no necesitan

tener el mismo ancho de banda ni necesitan estar en la misma banda de frecuencia.

2.5.3.3. MIMO en IEEE 802.16m

Otra característica avanzada de IEEE 802.16m es la utilización de técnicas de

MIMO. IEEE 802.16m a extendido el soporte de MU-MIMO a ocho capas en el enla-

ce descendente y cuatro capas en el enlace ascendente. Debido a las mejoras de ancho

de banda más amplios incluidos en IEEE 802.16m, la eficiencia espectral pico se in-

crementó a 17 bps/Hz en enlace descendente para 4×4 MIMO y 9,3 bps/Hz en enlace

ascendente para 2×4 MIMO.Estos y más datos sobre las capacidades de WiMAX se

muestra en la tabla 2.2, donde además se ilustra la comparación con LTE-A.

Tabla 2.2: Comparación entre LTE-A e IEEE 802.16m.FUENTE: ROHDE & SCHWARZ, IEEE 802.16m/WiMAX Rel. 2.0, Technology Overview.


67

3 IMPACTO SOCIO-ECONÓMICO

DE LA IMPLEMENTACIÓN DE

LTE-A

En este capítulo se realiza el análisis del impacto al implementar LTE-A en el

Ecuador para lo cual se describe los diferentes equipos que hoy en día se utilizan

para la oferta del estándar, como modems, tabletas electrónicas (tablets) y teléfonos

inteligentes (smartphones).

Se determina el impacto socio-económico mediante un análisis de mercado en

base a encuestas para medir el grado de aceptación del nuevo estándar. Se plantea

soluciones estratégicas para la implementación del estándar 4G para las operadoras del

país. Se define un porcentaje aproximado de posibles usuarios para el ingreso de una

nueva operadora. Los datos presentados proponen escenarios posibles como resultado

de la implementación de LTE-A en el Ecuador. Se desarrolla un análisis ambiental en

base a procesos existentes de reciclaje electrónico a nivel regional como nacional.

Se hace el estudio de mercado para el posible efecto que tendría la implementa-

ción de LTE-A en nuestro país, se realiza el estudio para las operadoras; Claro, Movis-

tar, CNT y una definición de usuarios para una nueva operadora que ingresa al mercado

ecuatoriano.

El análisis de mercado es una proyección propuesta por los autores de lo que

puede pasar por la implementación de LTE-A en el país. Los datos obtenidos y pro-

puestos se basan en la solución Huawei y de acuerdo a nuestras consideraciones se

68

3 ANÁLISIS ECONÓMICO

definen las posibles consecuencias de ingreso de LTE-A.

3.1. Equipos compatibles con el estándar LTE-A

3.1.1. Equipos compatibles con LTE-A en la actualidad para el

usuario

En la actualidad existen muchos modelos de equipos capaces de transmitir In-

ternet banda ancha móvil. Para el presente estudio se considera como equipo final de

usuario un smartphone de cuarta generación (4G).

Con el avance inesperado de la tecnología y de la competencia entre las dife-

rentes empresas que fabrican smartphones es muy fácil encontrar una gran variedad de

equipos, como smartphones, tablets y modems usb, a continuación se enumera algunos

equipos LTE comerciales, compatibles con el estándar LTE-A.

Smartphones

• Nokia 900 Lumia LTE

• Samsung i727 Galaxy SII LTE

• Samsung i747 Galaxy SIII LTE

• Motorola XT925 Razr HD LTE

• Sony LT28i Xperia ION LTE

• Huawei P1 Ascend LTE

Modems

• USB Huawei E397Bu-501 LTE

Tablets

• Samsung i757 Galaxy Table LTE

• PIAD 3 Modelo A1430

• PIAD 4 Modelo A1459

69


3.1.2. Equipos de red compatibles con LTE-A en la actualidad

Se considera que la solución propuesta por Huawei es adecuada para el presente

análisis debido a que para el diseño de la red, se ha optado por la solución propuesta

por Huawei (Figura 3.1), en lo que respecta al núcleo de la red el denominado EPC

se a utilizado el equipo eCN6000, debido principalmente a su capacidad de integrar

en un solo equipo todas las funciones necesarias que debe cumplir el núcleo de la red,

para los eNBs se ha utilizado el Huawei DBS 3900 , el mismo que esta formado por

la unidad de control BBU 3900 y la RRU, y para la gestión de la red se ha elegido

al iManager M2000, el cual nos permite una gestión centralizada de la red, mayor

información sobre estos equipos se presentan en el ANEXO 3.

Figura 3.1: Diagrama de red LTE con equipos Huawei.FUENTE: Huawei,

http://enterprise.huawei.com/ca/products/network/wireless/lte/hw-195396.htm

3.2. Análisis económico de la implementación de

LTE-A

Para el análisis se elabora encuestas con el fin de verificar cuál es la apertura de

clientes potenciales ante el ingreso de una nueva tecnología así como la apertura a un

cambio repentino de equipos.

Para el cálculo de la muestra se utilizó la siguiente ecuación:

n =Z2 ∗ p∗q∗N

NE2 +Z2 ∗ p∗q(3.1)

n= tamaño de la muestra

70


Z= 1,96 para el 95% de confianza por tablas

p= probabilidad de que ocurra (0.5)

q= probabilidad de que no ocurra (0.5)

E= precisión o el error (5%)

N1= 1.009.870 habitantes para Quito1

N2= 1.039.573 habitantes para Guayaquil.1

N3= 229.260 habitantes para Cuenca.1

n1 = 384 muestras para Quito

n2 = 384 muestras para Guayaquil

n3 = 384 muestras para Cuenca

Los resultados de las encuestas determina la aceptación del nuevo estándar LTE-

A, sus diferentes aplicaciones y servicios, el nicho de mercado, el nivel de satisfacción

de los usuarios ante las operadoras móviles de Ecuador, y otros resultados para el

análisis pertinente de mercado.

Las encuestas están dirigidas a un grupo de personas de entre 18 y 45 años de

edad, en este rango de edad se maneja la mayor influencia de usuarios de telefonía e

Internet móvil.[27]

Se realizan 384 encuestas en diferentes partes de la ciudad de Quito, Guayaquil

y Cuenca, con la ayuda de una herramienta de Google Docs2, se realiza parte de las

encuestas en forma virtual.

1Población proyectada de 18 a 45 años de edadFuente: Instituto Nacional de Estadística y Censos (INEC)

2Enlaces encuestas:https://docs.google.com/forms/d/1aInUQBIHOsAYtxHUFOuInSrU1ak2cAXVxCtKlcfsOpYhttps://docs.google.com/forms/d/1BmgTwTUZ7JG3rHCpbw59sSUBDE4aG7b946255OtS3Dghttps://docs.google.com/forms/d/1Nuyx6WuaCfE72A6SwWdtjwOKhz8hzrnKFt3jwa5GPOo

71


3.2.1. Análisis de las encuestas

Las encuestas realizadas dan una pauta de los diferentes puntos de vista de los

usuarios, como el grado de satisfacción al servicio móvil, las aplicaciones de mayor

importancia, y el grado de aceptación de un nuevo equipo 4G. La tabla 3.1 indica la

distribución de las encuestas por ciudad.

Tabla 3.1: Distribución de Encuestas por CiudadFUENTE: Elaboración Propia

ELABORADO POR: El Autor

Figura 3.2: Distribución de Encuestas por CiudadFUENTE: Elaboración Propia


72


3.2.1.1. Formación Académica

De las encuestas realizadas existe un mayor número de personas con nivel aca-

démico Universitario con un 67,10% (Figura 3.3).

Tabla 3.2: Nivel académico de los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.3: Nivel académico de los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


3.2.1.2. Preferencia de Operadora Móvil

En este punto se observa una mayor preferencia en las personas hacia la opera-

dora Claro con un 51,04%, Movistar con un 45,40%, CNT con 3,56% (Figura 3.4).

Tabla 3.3: Preferencia de encuestados por operadora móvilFUENTE: Encuesta LTE-A


73


Figura 3.4: Preferencia de encuestados por operadora móvilFUENTE: Encuesta LTE-A


La operadora Claro tiene una leve mayoría de usuarios con respecto a Movistar

como indica la figura 3.4. A nivel nacional existe una mayor cantidad de usuarios de

la operadora Claro con un 69,11%3, mientras que para Movistar existe un 28,99%3 y

para CNT un 1,91%3. Cabe señalar que Claro tiene una mayor tendencia de abonados

en la región costa, también en las regiones amazónica e insular pues posee mayor co-

bertura a nivel Nacional y estas zonas en muchos de los casos son de difícil acceso. De

esta forma los siguientes datos son válidos pues a nivel nacional los motivos de insatis-

facción por el servicio y la necesidad de "consumir" nuevas tecnologías no distinguen

zonas demográficas, razón por la cual las preguntas planteadas.

3.2.1.3. Nivel de satisfacción con la operadora

Esta pregunta es muy importante porque analiza el posible nicho de mercado,

un 36,81% no esta satisfecho con su operadora, mientras que el 63,19% restante si

(Figura 3.5).

Tabla 3.4: Satisfacción de los encuestados con la operadoraFUENTE: Encuesta LTE-A


3Distribución del Mercado de Telefonía Móvil, por operadoraFuente: Superintendencia de Telecomunicaciones (SUPERTEL)

74


Figura 3.5: Satisfacción de los encuestados con la operadoraFUENTE: Encuesta LTE-A


3.2.1.4. Factores de insatisfacción

A continuación se enumera los grados de importancia de los factores de insatis-

facción como lo son la mala atención al cliente, cobertura, precios elevados y calidad

de servicio móvil.

Del 36,81% (Figura 3.5) de usuarios insatisfechos con su operadora se indica a

continuación los niveles de importancia.

Tabla 3.5: Factores de insatisfacción y grados de importanciaFUENTE: Encuesta LTE-A


75


Figura 3.6: Factores de insatisfacción y grados de importanciaFUENTE: Encuesta LTE-A


En la figura 3.6 se observa los diferentes porcentajes de importancia para los

factores de insatisfacción, este punto es determinante para el ingreso de una nueva

operadora, del análisis realizados la mayor cantidad de encuestados consideran como

factores de mayor importancia a los precios elevados y cobertura seguidos de la mala

atención al cliente y la calidad de servicio móvil, los encuestados consideran como

medio importante a factor precios elevados, como poco importante a la mala atención

y como nada importante a la calidad de servicio móvil.

76


3.2.1.5. Aplicaciones consideradas importantes para un smartphone 4G

En este punto se observa que los usuarios consideran de mayor importancia co-

mo aplicaciones para un smatphone la Educación con un 65,89%, las Noticias con

60,59%, ocio con 51,48%, la banca virtual con 42,10%, siendo estas aplicaciones las

consideradas más utilizadas por los encuestados. (Figura 3.7).

Tabla 3.6: Aplicaciones consideradas como importantes por los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.7: Aplicaciones consideradas como importantes por los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


Los usuarios pueden seleccionar más de una casilla de verificación, por lo que

los porcentajes pueden superar el 100%.

77


3.2.1.6. Rango de valores de equipo

Se indica la distribución de los respectivos valores de equipo móvil de usuario.

Tabla 3.7: Rango de valores de equipo de los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.8: Rango de valores de equipo de los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.8 indica que la mayoría de usuarios disponen un equipo móvil en el

rango de valores de $200 a $399.

78


3.2.1.7. Grado de aceptación de adquirir un nuevo equipo 4G

Este punto determina que el 73,26% de encuestados desea adquirir un nuevo

equipo (Figura 3.9).

Tabla 3.8: Grado de aceptación de los encuestados en adquirir un nuevo equipoFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.9: Grado de aceptación de los encuestados en adquirir un nuevo equipoFUENTE: Encuesta LTE-A


79


3.2.1.8. Preferencia de planes para adquisición del equipo 4G

Del 73,26% (Figura 3.9) de usuarios que desean adquirir un nuevo equipo, se

indica la preferencia por los planes de servicio.

Tabla 3.9: Preferencia de planes de los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.10: Preferencia de planes de los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


Se observa que existe una mayor aceptación hacia el plan de 18 cuotas mensuales

de $39 mensuales más 200 minutos de llamadas, tal como indica la figura 3.10.

80


3.2.1.9. Nivel de ingresos mensuales

Esta pregunta nos indica el promedio mensual de ingresos de los encuestados.

Tabla 3.10: Nivel de ingreso mensual de los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.11: Nivel de ingreso mensual de los encuestadosFUENTE: Encuesta LTE-A


Existe mayor número de encuestados con un ingreso menor a $500, seguido del

ingreso de $500 a $999 (Figura 3.11).

81


3.2.2. Nicho de Mercado

La selección del nicho de mercado está basado en el análisis de los resultados

de las encuestas, se considera los rangos de edad, así como los niveles de ingreso para

la determinación del nicho de mercado. Se realiza este análisis para las operadoras de

nuestro país y una nueva que ingresa al mercado.

3.2.2.1. Tablas según los Rangos de Edad

Se analiza algunos puntos de las encuestas en función de la edad de cada usua-

rio, para obtener un posible nicho de mercado demarcado por el rango de edades, en

función del nivel de ingresos, la aceptación de un nuevo equipo y la elección de un

plan de servicio ofertado en la respectiva encuesta.

Nivel de Ingresos

Se indica a continuación una tabla con los respectivos porcentajes de los niveles de

ingreso mensual en función del rango de edad.

Tabla 3.11: Nivel de Ingresos según el Rango de EdadFUENTE: Encuesta LTE-A


82


Figura 3.12: Nivel de Ingresos según el Rango de EdadFUENTE: Encuesta LTE-A


Existe una mayor cantidad de encuestados con un ingreso mensual menor a $500

en el rango de edad de 18 a 23 años, de 24 a 30 años existe un valor representativo con

un ingreso mensual de $500 a $999. Existe una relación directa entre el rango de edad

y el nivel de ingreso mensual, pues existe mayor cantidad de abonados en los niveles

inferiores de ingreso mensual obviamente reflejado por la determinación de la encuesta

dirigida hacia un grupo específico de edad (Figura 3.12).

Aceptación de Nuevo Equipo

Se determina la aceptación de los usuarios en función del rango de edad.

Tabla 3.12: Aceptación de Nuevo Equipo según el Rango de EdadFUENTE: Encuesta LTE-A


83


Figura 3.13: Aceptación de Nuevo Equipo según el Rango de EdadFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.13 refleja que existe mayor número de abonados que aceptan el nuevo

equipo, siendo los rangos de edad con mayor aceptación de 18 a 23 años y de 24 a 30

años con 40,54% y 22,83% respectivamente.

Planes de Servicio

De los usuarios que aceptaron el nuevo equipo se indica los respectivos planes en

función del rango de edad.

Tabla 3.13: Elección de Planes de Servicio según el Rango de EdadesFUENTE: Encuesta LTE-A


84


Figura 3.14: Elección de Planes de Servicio según el Rango de EdadFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.14 indica que el plan de mayor elección es el de 18 cuotas mensuales

de $39 + 200 minutos de llamadas en dos rangos de edad más significativos, de 18 a

23 años con 18,75% y de 24 a 30 años con 9,55%.

Por la forma de planteamiento de la encuesta que está dirigida hacia un grupo

determinado de edad, del análisis de las tablas cruzadas por rangos de edad existe una

gran demanda de personas jóvenes para el servicio, lo cual puede ser aprovechado por

las respectivas operadoras en el manejo de promociones y ofertas hacia ese rango de

edad.

3.2.2.2. Tablas según los Niveles de Ingreso

Es indispensable determinar el nivel de ingreso de los encuestados potenciales

en base al valor del equipo que utilizan, la aceptación de un nuevo equipo 4G y la

aceptación de los planes de servicio ofertados en la encuesta.

Precio de Equipos

Se indica los diferentes porcentajes de los precios de los equipos de los usuarios según

su nivel de ingresos.

85


Tabla 3.14: Precios de Equipos según el Nivel de IngresosFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.15: Precios de Equipos según el Nivel de IngresosFUENTE: Encuesta LTE-A


Como indica la figura 3.15 existe un mayor número de encuestados con un in-

greso menor a $500 y el mayor porcentaje de valor de equipo se encuentra en el rango

de $200 a $399 con 51,22%, es importante tener en cuenta este valor de equipo porque

da una pauta para saber el precio del equipo final que se puede ofertar con el plan de

mayor aceptación indicado en la figura 3.14.

Aceptación de Nuevo Equipo

Es importante determinar el nivel de ingreso de los usuarios que aceptan el nuevo

equipo 4G.

86


Tabla 3.15: Aceptación de Nuevo Equipo según el Nivel de IngresosFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.16: Aceptación de Nuevo Equipo según el Nivel de IngresosFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.16 muestra que la mayor parte de usuarios aceptan el nuevo equipo

y de estos abonados la mayor parte tienen un ingreso menor a $500, mientras que un

porcentaje representativo tiene ingresos entre $500 y $1999.

Planes de Servicio

Se determina también de los usuarios que aceptan el nuevo equipo, los diferentes pla-

nes de servicio en función del nivel de ingreso mensual.

87


Tabla 3.16: Planes de servicio según el Nivel de IngresosFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.17: Planes de servicio según el Nivel de IngresosFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.17 refleja de igual manera una aceptación mayor hacia el plan de 18

cuotas mensuales de $39 + 200 minutos representado en dos niveles de ingreso mas

significativos, el de menor a $500 con 15,45% y el de $500 a $999 con 12,15%.

De acuerdo al análisis de las tablas cruzadas en función del nivel de ingreso

consideramos para nuestro nicho de mercado a los encuestados con un nivel de ingreso

entre $500 a $1999 por el hecho que es de mayor facilidad acceder al equipo 4G y

siendo el plan de mayor aceptación por los encuestados el de 18 cuotas mensuales de

$39 más 200 minutos de llamadas.

88


3.2.3. Tasa Interna de Retorno (TIR) y Valor Actual Neto (VAN)

“El valor actual neto (VAN) es un procedimiento que permite calcular el valor

presente de un determinado número de flujos de caja futuros, originados por una in-

versión. La metodología consiste en descontar al momento actual todos los flujos de

caja futuros del proyecto. A este valor se le resta la inversión inicial, de tal modo que

el valor obtenido es el valor actual neto del proyecto”.[48]

“La tasa interna de retorno o tasa interna de rentabilidad (TIR) de una inver-

sión está definida como la tasa de interés con la cual el valor actual neto es igual a

cero”.[23]

La tasa interna de retorno es un indicador que permite saber la rentabilidad de un

proyecto, quiere decir a mayor TIR mayor rentabilidad, en función de esta medida se

decide si se acepta o rechaza un proyecto de inversión. Para un determinado proyecto

se compara la TIR con una tasa mínima o tasa de corte, conocido como el costo de

oportunidad de la inversión en donde intervienen varios factores como la tasa pasiva,

la inflación y el riesgo país.[23]

3.2.3.1. Determinación de Usuarios

Se determina un número potencial de usuarios para las operadoras de nuestro

país al considerar, el nivel de satisfacción con su respectiva operadora, la aceptación

del nuevo equipo 4G, el nivel de ingreso promedio mensual y la elección del plan con

mayor aceptación por los usuarios. Para la nueva operadora propuesta por nuestro es-

tudio que ingresa al mercado se considera la insatisfacción con las operadoras actuales

de nuestro país, los factores de insatisfacción de mayor importancia, la aceptación del

nuevo equipo 4G, el nivel de ingreso promedio mensual y el plan de servicio de mayor

aceptación.

Claro

Satisfacción con la Operadora

89


La figura 3.4 indica que del total de encuestados el 51,04% pertenecen a la operadora

Claro.

Tabla 3.17: Satisfacción de los encuestados con la operadora ClaroFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.18: Satisfacción de los encuestados con la operadora ClaroFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.18 muestra que el 29,69% de abonados encuestados Claro están sa-

tisfechos con el servicio brindado por la operadora.

Aceptación de un Nuevo Equipo

De los usuarios encuestados Claro que están satisfechos, se determina el porcentaje de

aquellos que aceptan el nuevo equipo 4G.

Tabla 3.18: Aceptación de Nuevo Equipo - ClaroFUENTE: Encuesta LTE-A


90


Figura 3.19: Aceptación de Nuevo Equipo - ClaroFUENTE: Encuesta LTE-A


En la figura 3.19 se observa que el 20,83% de usuarios encuestados Claro acepta

un nuevo equipo.

Nivel de Ingreso

Como se definió en nuestro análisis de nicho de mercado los usuarios o encuestados

que se encuentren dentro del rango de ingreso de $500 a $1999 son los que están en

mayor condición de adquirir un nuevo equipo 4G. Se dispone de los usuarios Claro

encuestados que aceptan el nuevo equipo quienes están en el rango de ingreso mensual

mencionado.

Tabla 3.19: Niveles de Ingreso - ClaroFUENTE: Encuesta LTE-A


91


Figura 3.20: Niveles de Ingreso - ClaroFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.20 muestra que el 8,68% de usuarios encuestados Claro que aceptan

el nuevo equipo tienen un ingreso promedio mensual entre $500 y $1999.

Plan de Servicio

Para obtener el número final de usuarios encuestados potenciales Claro se dispone los

usuarios del plan de 18 cuotas mensuales de $39 más 200 minutos de llamadas tal

como lo indica el análisis del nicho de mercado realizado anteriormente.

Tabla 3.20: Planes de Servicio - ClaroFUENTE: Encuesta LTE-A


92


Figura 3.21: Planes de Servicio - ClaroFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.21 muestra que de los usuarios Claro encuestados el 2,95% aceptan

el nuevo equipo 4G, tienen un ingreso mensual entre $500 y $1999 y eligen el plan

de 18 cuotas mensuales de $39 más 200 minutos de llamadas, siendo este porcentaje

el número final de usuarios encuestados Claro propuesto por nuestro análisis para el

cálculo del TIR y VAN.

Movistar



Movistar.

Tabla 3.21: Satisfacción de los encuestados con la operadora MovistarFUENTE: Encuesta LTE-A


93


Figura 3.22: Satisfacción de los encuestados con la operadora MovistarFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.22 muestra que el 30,47% de abonados encuestados Movistar están

satisfechos con el servicio brindado por la operadora.


De los usuarios encuestados Movistar que están satisfechos, se determina el porcentaje

de aquellos que aceptan el nuevo equipo 4G.

Tabla 3.22: Aceptación de Nuevo Equipo - MovistarFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.23: Aceptación de Nuevo Equipo - MovistarFUENTE: Encuesta LTE-A


94


La figura 3.23 indica que el 18,49% de usuarios encuestados Movistar acepta un

nuevo equipo.

Nivel de Ingreso

Se dispone de los usuarios encuestados Movistar que aceptan el nuevo equipo quienes

están en el rango de ingreso mensual de $500 a $1999.

Tabla 3.23: Niveles de Ingreso - MovistarFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.24: Niveles de Ingreso - MovistarFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.24 muestra que el 8,33% de usuarios encuestados Movistar que acep-

tan el nuevo equipo tienen un ingreso promedio mensual entre $500 y $1999.

Plan de Servicio

Para obtener el número final de usuarios encuestados potenciales Movistar se dispone

los usuarios del plan de 18 cuotas mensuales de $39 más 200 minutos de llamadas tal


95


Tabla 3.24: Planes de Servicio - MovistarFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.25: Planes de Servicio - MovistarFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.25 muestra que de los usuarios Movistar encuestados el 2,52% acep-

tan el nuevo equipo 4G, tienen un ingreso mensual entre $500 y $1999 y eligen el plan


el número final de usuarios encuestados Movistar propuesto por nuestro análisis para

el cálculo del TIR y VAN.

CNT



CNT.

96


Tabla 3.25: Satisfacción de los encuestados con la operadora CNTFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.26: Satisfacción de los encuestados con la operadora CNTFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.26 muestra que el 3,04% de abonados encuestados CNT están satis-

fechos con el servicio brindado por la operadora.


De los usuarios encuestados CNT que están satisfechos, se determina el porcentaje de

aquellos que aceptan el nuevo equipo 4G.

Tabla 3.26: Aceptación de Nuevo Equipo - CNTFUENTE: Encuesta LTE-A


97


Figura 3.27: Aceptación de Nuevo Equipo - CNTFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.27 indica que el 2,60% de usuarios encuestados CNT acepta un nuevo

equipo.

Nivel de Ingreso

Se dispone de los usuarios encuestados CNT que aceptan el nuevo equipo quienes

están en el rango de ingreso mensual de $500 a $1999.

Tabla 3.27: Niveles de Ingreso - CNTFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.28: Niveles de Ingreso - CNTFUENTE: Encuesta LTE-A


98


La figura 3.28 muestra que el 1,39% de usuarios encuestados CNT que aceptan

el nuevo equipo tienen un ingreso promedio mensual entre $500 y $1999.

Plan de Servicio

Para obtener el número final de usuarios encuestados potenciales CNT se dispone los

usuarios del plan de 18 cuotas mensuales de $39 más 200 minutos de llamadas tal


Tabla 3.28: Planes de Servicio - CNTFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.29: Planes de Servicio - CNTFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.29 muestra que de los usuarios CNT encuestados el 0,78% aceptan

el nuevo equipo 4G, tienen un ingreso mensual entre $500 y $1999 y eligen el plan


el número final de usuarios encuestados CNT propuesto por nuestro análisis para el

cálculo del TIR y VAN.

99


Nueva Operadora

Para determinar el número potencial de usuarios que ingresan a la nueva ope-

radora se define los usuarios encuestados de las operadoras de nuestro país que están

insatisfechos con su operadora, siendo este porcentaje el 36,81% tal como lo indica la

figura 3.5.

Factores de insatisfacción

La figura 3.6 indica que los factores de insatisfacción que tienen mayor importancia en

los usuarios son los precios elevados y la cobertura.

Tabla 3.29: Factores de Insatisfacción de Mayor ImportanciaFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.30: Factores de Insatisfacción de Mayor ImportanciaFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.30 muestra que de los usuarios encuestados insatisfechos con su ope-

radora el 26,74% consideran como muy importante a los factores precios elevados y

cobertura


100


De los usuarios insatisfechos con su operadora y que consideran los factores en cues-

tión como muy importantes, se define el porcentaje de aquellos que aceptan el nuevo

equipo 4G.

Tabla 3.30: Aceptación de Nuevo EquipoFUENTE: Encuesta LTE-A


Figura 3.31: Aceptación de Nuevo EquipoFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.31 muestra que de los usuarios insatisfechos con su operadora y con-

sideran los precios elevados y cobertura como factores de insatisfacción muy impor-

tantes el 22,57% aceptan un nuevo equipo 4G.

Nivel de Ingreso

Se define de los usuarios que aceptan un nuevo dispositivo quienes están en el rango

de ingreso mensual de $500 a $1999.

Tabla 3.31: Niveles de IngresoFUENTE: Encuesta LTE-A


101


Figura 3.32: Niveles de IngresoFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.32 muestra que el 13,37% de usuarios encuestados que aceptan el

nuevo equipo tienen un ingreso promedio mensual entre $500 y $1999.

Plan de Servicio

Para obtener el número final de usuarios encuestados potenciales para la Nueva Opera-

dora, se dispone los usuarios del plan de 18 cuotas mensuales de $39 más 200 minutos

de llamadas tal como lo indica el análisis del nicho de mercado realizado anteriormen-

te.

Tabla 3.32: Planes de ServicioFUENTE: Encuesta LTE-A


102


Figura 3.33: Planes de ServicioFUENTE: Encuesta LTE-A


La figura 3.33 muestra que de los usuarios encuestados el 4,95% está insatis-

fecho con su operadora actual, considera a los precios elevados y la cobertura como

factores de insatisfacción muy importantes ,aceptan el nuevo equipo 4G, tienen un in-

greso mensual entre $500 y $1999 y eligen el plan de 18 cuotas mensuales de $39 más

200 minutos de llamadas, siendo este porcentaje el número final de usuarios encuesta-

dos propuesto por nuestro análisis para el cálculo del TIR y VAN.

3.2.3.2. Factores que intervienen en la determinación de TIR y VAN

Para determinar si la implementación de LTE-A puede generar beneficios se par-

te de la demanda de usuarios que está en función de los datos obtenidos de la encuesta.

El estudio está propuesto para las tres ciudades principales del Ecuador y para un grupo

de edades de 18 a 45 años.

Se considera; una inversión en función de los equipos de red determinados por

la demanda de usuarios al final de 5 años, la depreciación de los equipos, los ingresos

determinados por el plan de servicio otorgado por la operadora, los diferentes gastos de

venta y operación que intervienen en la publicidad, mantenimiento de red y equipos.

Se realiza el cálculo de TIR y VAN para las operadoras Claro, Movistar y CNT.

Para el ingreso de una nueva operadora y en base a nuestra encuesta se determina el

porcentaje de posibles usuarios que formen parte de la misma, ya que el ingreso de una

nueva operadora a nuestro país no sería de la forma tradicional sino de forma virtual, es

decir un ingreso de una nueva operadora sería el ingreso de un operador móvil virtual

103


(OMV), lo cual implica un análisis extenso y específico.

Tabla 3.33: Población proyectada 2013 por Ciudades.FUENTE: INEC


La tabla 3.33 muestra el número total de usuarios de telefonía móvil en las tres

ciudades principales.

Del análisis de estimación de usuarios se determina que del total de encuestados

para Claro el 2,95% (Figura 3.21) es el porcentaje para calcular el VAN y TIR, para

Movistar corresponde el 2,52% (Figura 3.25), para CNT el 0,78% (Figura 3.29) y para

la nueva operadora se realiza una estimación del 36,81% (Figura 3.5) del porcentaje

total obtenido en la estimación de usuarios (Figura 3.33), siendo el porcentaje final el

1,82% del total de encuestados, se realiza esta estimación por que alrededor de este

porcentaje existe una insatisfacción de los usuarios con su operadora actual.

El análisis se basa en la venta de equipos por planes por lo cual se toma en cuenta

el porcentaje de usuarios pospago en Ecuador lo que corresponde al 17,5%4.

Tabla 3.34: Usuarios finalesFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.34 indica los posibles usuarios por operadora en base a nuestras en-

cuestas, para un futuro análisis de un OMV se podría partir del porcentaje de usuarios

de la nueva operadora.

4Estadísticas de Servicios de TelecomunicacionesFuente: SUPERTEL

104


Proyección de Usuarios para 5 años

Para determinar la proyección del número de usuarios anual se considera la tasa

de penetración de Internet móvil anual, siendo alrededor del 20% 5. En el primer año

se considera un 30% del total de usuarios posibles como demanda, siendo este un

porcentaje realista para negocios o proyectos similares.

Tabla 3.35: Proyección de UsuariosFUENTE: Elaboración Propia


Estimación de Ingresos

Se determina el ingreso anual para cada operadora en función del plan de mayor

aceptación, el costo del equipo 4G, el costo de interconexión, y el promedio de lla-

madas hacia otras operadoras. El costo de un equipo LTE compatible con el estándar

LTE-A se considera alrededor de $400.[17]

Claro

Tabla 3.36: Ingresos anuales - ClaroFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.36 indica el total de ingresos anuales para la operadora Claro, se con-

sidera el tráfico de interconexión entrante y saliente, el promedio de llamadas de Claro

hacia otra operadoras y el valor de interconexión por minuto.[9]

Movistar5Estadísticas de Internet

Fuente: Consejo Nacional de Telecomunicaciones (CONATEL)

105


Tabla 3.37: Ingresos anuales - MovistarFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.37 indica el total de ingresos anuales para la operadora Movistar, de

igual manera en función del tráfico de interconexión entrante y saliente, el promedio de

llamadas de Movistar hacia otras operadoras y el valor de interconexión por minuto.[9]

CNT

Tabla 3.38: Ingresos anuales - CNTFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.38 indica el total de ingresos anuales para la operadora CNT, de for-

ma similar en función del tráfico de interconexión entrante y saliente, el promedio de

llamadas de CNT hacia otras operadoras y el valor de interconexión por minuto.[9]

Estimación de Gastos de Venta y Operación

Para estimación de los Gastos de Venta y Operación se determina los diferentes

rubros que ingresan en una empresa de telecomunicaciones, este análisis corresponde

a la venta de equipos y los rubros a manejar son la publicidad, el mantenimiento de la

red, el mantenimiento y venta de equipos finales de usuarios.

Para el caso de la publicidad de las operadoras Claro y Movistar es similar, en los

primeros meses existe mayor gasto porque debe haber una mayor atención del publico

ya que se introduce el servicio. Para la publicidad en TV se determina la publicidad

106


mensual en horario triple A, los tres primeros meses se gasta $50000 mensual, el resto

de meses $35000 mensual para el primer año. Para la publicidad en Radio se utiliza

$800 mensual por los tres primeros meses y el resto de meses $600 mensual, para la

publicidad en la Prensa escrita se gasta $900 mensual y el resto de meses $600, se

realiza la publicidad en tres periódicos y radios por ciudad.

Para el mantenimiento de la red se adiciona un grupo de 3 personas para la red 4G

conformado por un ingeniero y dos técnicos por ciudad con sueldos de $1000 y $600

respectivamente. Para la venta y mantenimiento de equipos se estima dos técnicos y

dos vendedores por ciudad con sueldos básicos respectivamente. El incremento de los

gastos de venta y operación están en función del incremento porcentual del salario

básico unificado, considerado al rededor del 10%6.

Para la operadora CNT existe un incremento en publicidad en comparación a

las operadoras establecidas en el país debido a que la operadora debe darse a conocer,

también debido a la oferta del servicio con venta de equipos de cuarta tecnología.

Claro

Tabla 3.39: Gastos de Venta y Operación - ClaroFUENTE: Elaboración Propia


Movistar

6Sueldo básico 2013 Ecuador.Fuente: Agencia Pública de noticias del Ecuador y Suramérica ANDES

107


Tabla 3.40: Gastos de Venta y Operación - MovistarFUENTE: Elaboración Propia


CNT

Tabla 3.41: Gastos de Venta y Operación - CNTFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.41 indica que para la operadora CNT la publicidad es considerada un

mayor gasto que las operadoras ya establecidas en el país, de igual manera se dispone

de personal para el mantenimiento de la red y equipos, así como la venta de los mismos.

Inversión

Para calcular la inversión se considera la densidad poblacional de las tres ciuda-

des, el número de usuarios determinados para 5 años.

De la población total proyectada para le 2013 el 41%7 corresponde a los usuarios

entre 18 a 45 años.

7Proyecciones-poblacionales.Fuente: INEC

108


Tabla 3.42: Densidad - CiudadFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.42 indica las respectivas densidades8 para las tres ciudades en base al

porcentaje de usuarios entre 18 y 45 años.

En el anexo 2 se calcula el área de cobertura de un eNodoB, se obtiene un área

de 0,3501km cuadrados. De acuerdo a las densidades de las respectivas ciudades obte-

nemos el número de usuarios por área de cobertura.

Tabla 3.43: Usuarios en función del Área de CoberturaFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.43 muestra el número de usuarios por área de cobertura de cada ciu-

dad, siendo Guayaquil la ciudad con más habitantes por área de cobertura.

De la población proyectada entre 18 y 45 años se define la distribución por ciudad

y operadora.

8Cuenca, Quito, Guayaquil (Ecuador).Fuente: Wikipedia

109


Tabla 3.44: Usuarios por Operadora y CiudadFUENTE: INEC


La tabla 3.44 muestra a Guayaquil como la ciudad con un mayor porcentaje de

usuarios con respecto a Quito y Cuenca .

El número de Base Transceiver Station (BTS) se obtiene en función de los usua-

rios finales de cada ciudad y el número de usuarios por área de cobertura.

Tabla 3.45: Número de Estaciones Base por operadoraFUENTE: Elaboración Propia

ELABORADO POR: El AutorFUENTE: Encuestas

La tabla 3.45 muestra el número de BTS para cada operadora, siendo Claro la

operadora con mayor número de BTS, obviamente reflejado por el mayor número de

usuarios.

A continuación se determina el valor de la inversión para cada operadora, se

realiza cambios de equipos en el núcleo de la red, estaciones base y antenas (Anexo 3).

Claro

La tabla 3.46 indica la cantidad de equipos que intervienen en el cambio para la

implementación de LTE-A para la operadora Claro.

Movistar

La tabla 3.47 de igual manera muestra las diferentes cantidades y precios para la

implementación de la red Movistar.

110


Tabla 3.46: Inversión- ClaroFUENTE: HCekipa (Empresa Polaca de Telecomunicaciones)


Tabla 3.47: Inversión- MovistarFUENTE: HCekipa (Empresa Polaca de Telecomunicaciones)


CNT

Tabla 3.48: Inversión - CNTFUENTE: HCekipa (Empresa Polaca de Telecomunicaciones)


La tabla 3.48 señala los diferentes costos y precios de equipos que intervienen

en la implementación de una red LTE-A para la operadora CNT.

111


Depreciaciones

Para nuestro análisis se define la vida útil de los equipos que intervienen como

activos fijos, siendo los equipos que se utilizan para la implementación de LTE-A para

cada operadora.

Claro

Tabla 3.49: Depreciación de Activos Fijos - ClaroFUENTE: Secretaría de Servicios Parlamentarios - México


Movistar

Tabla 3.50: Depreciación de Activos Fijos - MovistarFUENTE: Secretaría de Servicios Parlamentarios - México


CNT

Tabla 3.51: Depreciación de Activos Fijos - CNTFUENTE: Secretaría de Servicios Parlamentarios - México


112


Determinación del TIR y VAN

Se indica a continuación el cálculo del TIR y VAN para cada operadora en fun-

ción de los parámetros descritos anteriormente y la tasa de descuento.

La tasa de descuento reflejada también conocida como costo de oportunidad está

compuesta por; la tasa pasiva, la tasa inflación y una tasa de premio al riesgo de la

inversión.

Tabla 3.52: Tasa Mínima Aceptable de Rendimiento.FUENTE: Banco Central del Ecuador


113


Claro

Tabla 3.53: TIR y VAN- ClaroFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.53 indica el VAN y TIR positivos para Claro.

114


Movistar

Tabla 3.54: TIR y VAN- MovistarFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.54 indica el VAN y TIR positivos para Movistar.

115


CNT

Tabla 3.55: TIR y VAN- CNTFUENTE: Elaboración Propia


La tabla 3.55 indica un VAN y TIR negativos para la CNT.

116


3.3. Resultados del análisis económico.

Existe en las tres ciudades en cuestión una mayor tendencia de usuarios Claro,

por esta razón y en base a las delimitaciones de nuestro estudio se observa un valor

de TIR y VAN mayor que el de Movistar y CNT. A nivel nacional la implementación

de LTE-A generaría mayores beneficios para Claro porque a las empresas con mayor

número de usuarios resulta mas fácil incursionar en el despliegue de LTE-A.

Claro

La tabla 3.53 indica para Claro un Valor Actual Neto mayor a cero lo que indica

que es un proyecto fiable en el cual se obtienen ganancias, el resultado de la Tasa Inter-

na de Retorno es mayor a la TMAR que se muestra en la tabla 3.52 lo que determina

que el proyecto es rentable.

Se calcula el Periodo de recuperación de la inversión (PRI)[2], se obtiene un

resultado de 3,04 equivalente a 3 años y 17 días el tiempo en recuperar la inversión.

Se determina la relación Costo Beneficio (C/B), se obtiene un valor de 3,6 que

es mayor a uno, lo que refleja un proyecto viable.

Este análisis es realizado en un escenario realista, sin subsidio de equipos por lo

cual el TIR de Claro es elevado con respecto al TMAR.[4]

Subsidio de Equipos de Usuario

En base al análisis teórico propuesto para la operadora Claro, los usuarios pueden

obtener un descuento del 14% en el valor de los equipos, es decir la operadora obtiene

aún ganancias con respecto al TMAR al subsidiar un 14% el costo de venta del equipo

con lo cual se obtiene un VAN de $27.041,07 y un TIR de 17%.

Análisis Optimista

Para un escenario optimista se considera un incremente de 20% de usuarios el primer

año, con este número de usuarios se obtiene un VAN de $3.768.964,66 y un TIR de

117


111% , en este escenario se observa claramente que la operadora Claro obtiene altas

ganancias, esto puede ser aprovechado para subsidiar mayor parte del equipo y obtener

mayor número de clientes. En este análisis optimista la operador podría subsidiar un

50% del equipo con lo cual mantiene sus ganancias con un VAN de $201.484,95 21%

y un TIR de 21%.

Análisis Pesimista

Para un escenario pesimista se considera una reducción del 20% de usuarios el primer

año, se obtiene un VAN negativo y un error en el cálculo del TIR, esto se da porque el

iniciar con un porcentaje del 10% como usuarios es un porcentaje muy pequeño para

los gastos e inversión que implica la implementación de LTE-A.

Movistar

Para Movistar, en la tabla 3.54 se obtiene un VAN y TIR positivos lo que indica

que el proyecto es fiable y rentable.

De igual manera se obtiene un PRI de 3,81 equivalente a 3 años, 9 meses y 21

días el tiempo en recuperar la inversión.

Se consigue una relación C/B de 2,79 que al ser un valor mayor a uno indica un

proyecto viable.

Para Movistar realizar de igual manera un cambio de equipos al estándar LTE-A

resulta conveniente debido a que se obtiene ganancias; aunque el periodo de recupera-

ción de la inversión es un poco más que Claro de igual manera es un proyecto fiable,

rentable y viable.[4]


En base al análisis teórico propuesto, la operadora Movistar puede subsidiar un 5%,

obteniendo un VAN de $27.041,07 y un TIR de 17% mayor al TMAR, lo cual indica

que el proyecto con un subsidio de equipos de usuario sigue siendo fiable y rentable.

Análisis Optimista

118



año, con este número de usuarios se obtiene un VAN de $ 3.399.250,77 y un TIR de

107% , en este escenario se observa claramente que la operadora Movistar también

obtiene altas ganancias, en este escenario la operadora Movistar puede subsidiar 48%,

se obtiene un VAN de $ 84.724,90 y un TIR de 18%.

Análisis Pesimista


año, se obtiene un VAN negativo y un error en el cálculo del TIR.

CNT

La tabla 3.55 señala un VAN negativo que refleja un proyecto no fiable, por los

valores de flujo de caja negativos se obtiene un error en el resultado del TIR lo que

refleja un proyecto no rentable. No es posible calcular el PRI por los resultados de TIR

y VAN, no se recupera la inversión.

Al realizar el cálculo de la relación C/B se obtiene un valor menor a uno indica

un proyecto no viable.

Del análisis de resultados del VAN, TIR, C/B, se observa que para CNT es muy

difícil obtener ganancias e implementar una red LTE-A, resulta una inversión fuerte

que no es recuperable en los años considerados en el análisis. En nuestro país existe un

oligopolio por las dos operadoras consideradas en el estudio como Claro y Movistar

que tienen un número considerable de usuarios. [4]


En base al análisis teórico propuesto, la operador CNT no puede subsidiar el equipo de

usuario en ningún porcentaje.

Análisis Optimista


año, en este escenario se obtiene un VAN y TIR negativo lo que indica que para la

operadora CNT es muy complicado incursionar en el despliegue de LTE-A, esto se ve

reflejado por la cantidad de usuarios con los que cuenta la operadora.

119


Análisis Pesimista


año, de igual manera que para Claro y Movistar se obtiene un VAN negativo y un error

en el cálculo del TIR.

3.4. Propuestas de estrategias para la implementación

de LTE-A

La implementación de LTE-A está en función de la demanda de usuarios que

deseen el servicio, bajo esta condición el incursionar en el despliegue de LTE-A para

las operadoras Claro y Movistar resulta rentable por el hecho de que a mayor cantidad

de usuarios mayor beneficios, en base al análisis del TIR y VAN para Claro y Movistar

una solución estrategia que se plantea es el subsidio de un porcentaje del costo del

equipo,ya que como se analizó en un escenario optimista para estas operadoras podrían

subsidiar alrededor de un 50% del costo. Para la operadora CNT lograr incursionar en

LTE-A resulta muy complicado por el número de usuarios con el cuál cuentan, de esta

manera CNT puede influenciar en el aumento de la publicidad y comenzar por ganar

usuarios, CNT tiene una gran ventaja en comparación con las otras operadoras ya que

cuenta con la concesión de las frecuencias y puede incursionar en el despliegue de

LTE-A antes que las operadoras que lideran el mercado.

La operadora CNT al tener la concesión y poder operar antes que Claro y Mo-

vistar puede aprovechar este tiempo al oferta un modem usb que cuesta alrededor de

$30 ya que intentar subsidiar un smartphone es complicado en comparación con las

otras operadoras, para los usuarios realizar una inversión de $30 a $400 que cuesta un

smartphone es más accesible.

De acuerdo a la adopción de la segmentación A59 para latinoamerica los equi-

pos finales de usuario serán más accesibles para los usuarios debido a su cantidad de

fabricación, de esta manera aumenta la oferta de las operadoras de brindar el estándar

9Ver capítulo 4

120


LTE-A con un equipo que cumple con todas las características y es accesible para el

abonado final.

Otra solución que se debe tener en cuenta es la posibilidad por parte de las opera-

doras de brindar un bono por reciclaje, pueden recibir un teléfono antiguo incompatible

con el estándar LTE-A como parte de pago para la adquisición de un equipo 4G, con

esta solución estratégica los usuarios y operadoras contribuyen con el medio ambiente

y tienen su grado de beneficio.

En la actualidad es conveniente para las operadoras migrar del estándar HSPA+ a

LTE porque existe redes funcionales en gran parte del mundo con redes LTE, mientras

que LTE-A se encuentra en pruebas, los equipos finales de usuario LTE son com-

patibles con el LTE-A, y la migración de LTE a LTE-A consiste en su mayoría una

actualización de software.

3.5. Análisis Ambiental

Hoy en día es indispensable saber administrar los recursos y es importante que

las operadoras sepan colaborar con el medio ambiente. En el Ecuador existe varias

campañas de reciclaje electrónico emprendidas por diferentes empresas nacionales co-

mo internacionales.

Por parte de las operadoras de Ecuador existen varias campañas y programas de

reciclaje temporales y duraderos. Movistar realiza un a campaña permanente al rede-

dor del año 2009, cuenta con varios puntos de recolección de equipos. Claro fue la

primera operadora en llevar a cabo esta campaña de reciclaje a partir del ano 2006

y en conjunto con Intercia una empresa pionera en administrar recursos electrónicos

reciclables inauguró la primera plante de reciclaje electrónico del Ecuador. La ope-

radora CNT realiza campañas temporales para incentivar a los abonados a participar

en el reciclaje electrónico en programas como conciertos o entregando bonos por la

colaboración. Por consiguiente tanto usuarios como operadoras obtienen un beneficio

121


directa o indirectamente, las operadoras pueden vender este reciclaje electrónico a em-

presas nacionales e internacionales, los usuarios participan en diferentes beneficios al

colaborar.

Es importante lograr en las personas y mas empresas una conciencia de ayuda

al medio ambiente debido a que en muchos de los casos los usuarios pueden desechar

estos teléfonos antiguos a la basura sin darle ningún beneficio, y las operadoras por

varios años no han tomado estas iniciativas de aportación con el medio ambiente.[3,

13, 7]

Un estudio de hábitos ambientales de los ecuatorianos realizado por el INEC,

sostiene que el 84,8% de los hogares ecuatorianos no clasifica los desechos orgánicos,

el 82,5% no clasifica los plásticos y el 80,4% no clasifica el papel. Menos lo hace con

aparatos electrónicos. Los celulares son desviados entre la familia o guardados.[36]

3.5.1. Reciclaje Electrónico Regional

La Empresa Municipal de Aseo de Cuenca (EMAC) promueve una campaña

de reciclaje electrónico en el centro de acopio de tecnología obsoleta ubicado en una

parte del relleno sanitario de Pichacay. En este centro de reciclaje llegan todo tipo

de dispositivos y elementos electrónicos como computadoras, impresoras y teléfonos

obsoletos que ya no sirven en empresas, instituciones y hogares.

La EMAC cuenta con un servicio de recolección de aparatos tecnológicos, las

personas que no cuenten con tecnología que no utilicen por la renovación constante

pueden llamar al 139 y personal de EMAC se acercará a los hogares.[10]

En Cuenca como en todo el país las diferentes operadoras de telefonía móvil

cuentan con lugares de reciclaje de tecnología obsoleta.

122


3.5.2. Reciclaje Electrónico Nacional

El reciclaje electrónico se ha convertido en un negocio muy rentable y de expor-

tación. Una empresa que lleva a cabo la campaña de reciclaje electrónico en Ecuador

es Intercia, la empresa ha ganado 80 alianzas con compañías que buscan reciclar sus

desechos. Entre estas se destacan: Claro, Bic del Ecuador, Papelera Nacional, Socie-

dad Agrícola e Industrial San Carlos, Corporación Noboa, Asociación Ecuatoriana de

Plásticos, Diario El Universo, Banco de Machala, Granasa, Panatlantic, Pica Plásticos

Industriales y otras más de todo el país, el costo de los desechos electrónicos que ad-

quiere Intercia está entre $150 y $200 la tonelada métrica de desechos electrónicos.

En el mes de agosto del años pasado se firmo un convenio con Global Electric

Electronic Processing (GEEP) de Canadá, GEEP se dedica a adquirir desechos elec-

trónicos por un total cercano a los $15 millones por año, lo que equivale a 200 mil

toneladas. Del material que capta GEEP, solo el 7% sería recuperable.[36]

123

4 ANÁLISIS LEGAL DE LTE-A EN

EL ECUADOR

Este capítulo tiene como propósito dar a conocer las bandas de frecuencias pro-

puestas por la UIT para el despliegue de LTE-A a nivel mundial, así como verificar

las bandas de frecuencias que se están adoptando en el Ecuador, sabiendo que LTE-

A para su correcta implementación debe operar en un ancho de banda mayor al que

actualmente disponen las diferentes operadoras móviles.

Por esto, el Estado a través del Consejo Nacional de Telecomunicaciones (CO-

NATEL) es el encargado de la regulación, administración y asignación del espectro

radioeléctrico necesario para este fin.

4.1. Operadoras de Telefonía Móvil en el Ecuador y

Bandas de Frecuencia en las que operan.

En el Ecuador las operadoras que deseen realizar la prestación del Servicio Móvil

Avanzado (SMA) deben tener una concesión otorgada por la Secretaría Nacional de

Telecomunicaciones (SENATEL), bajo la autorización del CONATEL. En el Ecuador

tienen concesión para brindar este servicio tres operadoras: CONECEL S.A. - CLARO,

OTECEL S.A. - MOVISTAR y CNT-EP. La tabla 4.1 muestra entre otras cosa la fecha

de suscripción del contrato y la duración de la concesión.

124

4 ANÁLISIS LEGAL DE LTE-A EN EL ECUADOR

Tabla 4.1: Concesionarios de Servicio Móvil Avanzado.FUENTE: CONATEL, Listado de Empresas del Sector de Telecomunicaciones.

A continuación se presenta las características básicas de estas tres operadoras

móviles, con el objetivo de entender la situación actual del espectro radioeléctrico en

el mercado móvil del Ecuador.

4.1.1. CONECEL S.A. - Claro

CONECEL S.A. entro en operación en nuestro país en el año de 1993 bajo el

nombre de Porta, en el 2011 se cambio su nombre comercial a Claro, de acuerdo a la

información brindada por el CONATEL Claro tiene una participación de mercado en

lineas activas del 69%, que corresponde a 11.407.676 usuarios por lo que es la empresa

líder en telefonía celular en Ecuador, Claro tiene desplegadas las siguientes tecnologías

UMTS 850, GSM 1900 y GSM 850.

Claro tiene concesiones en las bandas de los 800 MHz y 1900 MHz, y se le

asigna según la tabla 4.2.

Bandas 800 MHz 1900 MHzA 824-835 845-846,5A’ 869-880 890-891,5E 1885-1890E’ 1965-1970

Tabla 4.2: Bandas asignadas para Claro.FUENTE: CONATEL.


125


4.1.2. OTECEL S.A. - Movistar

OTECEL S.A. al igual que CONECEL, inicio sus operaciones en nuestro país

desde el año de 1993 bajo el nombre comercial de BellSouth, en el 2004 Telefónica

adquirió el 100% de las acciones de OTECEL pasando a llamarse Movistar, tiene

una participación de mercado en lineas activas del 29%, que corresponde a 4.737.880

usuarios, en Ecuador tiene desplegadas las siguientes tecnologías UMTS 850, GSM

1900 y GSM 850.

Movistar tiene concesiones en las bandas de los 800 MHz y 1900 MHz, y se le

asigna según la tabla 4.3.

Bandas 800 MHz 1900 MHzB 835-845 846,5-849B’ 880-890 891,5-894D 1865-1870D’ 1945-1950

Tabla 4.3: Bandas asignadas para Movistar.FUENTE: CONATEL.


4.1.3. CNT-EP

CNT E.P. (Ex TELECSA S.A. - Alegro) inicio su operación en Ecuador en el

2003, tiene una participación de mercado en lineas activas del 2%, que corresponde a

338.988 usuarios, en nuestro país tiene desplegadas las siguientes tecnologías UMTS

y CDMA.

CNT E.P. tiene concesiones en las bandas de los 1900 MHz, y se le asigna según

la tabla 4.4.

Bandas 1900 MHzC 1895-1910C’ 1975-1990

Tabla 4.4: Bandas asignadas para CNT E.P.FUENTE: CONATEL.


126


4.2. Espectro propuesto por la UIT para la operación

de IMT

La UIT ha propuesto bandas de frecuencias a nivel mundial para las IMT-Advanced,

para el caso de LTE-A y WIMAX se han identificado las siguientes bandas de frecuen-

cias :[49]

450-470 MHz.

698-862 MHz.

790-862 MHz.

2.3-2.4 GHz.

3.4-4.2 GHz.

4.4-4.99 GHz.

Algunas de las bandas expuestas en esta lista no están disponibles a escala mundial, y

para la asignación de estas a las diferentes operadoras, se debe revisar el Plan Nacional

de Frecuencias para verificar si se encuentran en las bandas destinadas a sistemas IMT.

Para la implementación de IMT, la UIT en la Recomendación UIT-R M.1036-

3, propone varios arreglos para las diferentes bandas, con esto se consigue diferentes

tipos de segmentaciones que pueden ser adoptadas por los países para el despliegue

de redes 4G, a continuación se muestran las segmentaciones de algunas bandas de

frecuencia.[30]

4.2.1. Segmentación de la Banda 698-960 MHz

Las disposiciones de frecuencias recomendadas por la UIT-R en la Recomenda-

ción UIT-R M.1036-3 para la implementación de las IMT en la banda 698-960 MHz

se resumen en la tabla 4.2. Para esta banda se han propuesto seis diferentes segmenta-

ciones representadas con la letra “A” y van desde la A1 hasta A6. [30]

127


Tabla 4.5: Arreglo Banda 698-960 MHz.FUENTE: UIT-R, Recomendación UIT-R M.1036-3.

4.2.2. Segmentación de la Banda 1700-2100 MHz

Las disposiciones de frecuencias recomendadas para la implementación de las

IMT en la banda 1700-2100 MHz se resumen en la tabla 4.6. Para esta banda se han

propuesto cinco diferentes segmentaciones representadas con la letra “B” y van desde

la B1 hasta B5.[30]

Tabla 4.6: Arreglo Banda 1700-2100 MHz.FUENTE: UIT-R, Recomendación UIT-R M.1036-3.

4.2.3. Segmentación de la Banda 2.5 GHz

Las disposiciones de frecuencias recomendadas para la implementación de las

IMT en la banda 2.5 GHz se resumen en la tabla 4.7. Para esta banda se han propuesto

128


tres diferentes segmentaciones representadas con la letra “C” y van desde la C1 hasta

C3.[30]

Tabla 4.7: Arreglo Banda 2.5 GHz.FUENTE: UIT-R, Recomendación UIT-R M.1036-3.

4.3. Bandas de Frecuencias Destinadas para el

Despliegue de Sistemas IMT en Ecuador

El CONATEL en conjunto con Secretaria Nacional de Telecomunicaciones (SE-

NATEL) han desarrollado el Plan Nacional de Frecuencias 2012, donde se establece

que: “el avance tecnológico que se ha venido dando en los últimos años, ha conllevado

a un incremento sustancial en el requerimiento de ancho de banda, lo que se refleja en

una mayor demanda de espectro radioeléctrico, misma que para ser satisfecha, exige

la implementación de estrategias de regulación oportunas y adecuadas”.[21]

De acuerdo al plan nacional de frecuencias y a la nota nacional EQA.85 se han

dispuesto las siguientes bandas de frecuencia para la operación exclusiva de sistemas

IMT para servicios Fijo y Móvil (Tabla 4.8).

Bandas MHz698 - 806824 - 849

1710 - 20252110 - 22002500 - 2690

Tabla 4.8: Frecuencias para el Despliegue de Sistemas IMT.FUENTE: CONATEL, Plan Nacional de Frecuencias.


El cuadro nacional de frecuencias 2012 se ha modificado y se incluyen los ser-

129


vicios Fijo y Móvil en las bandas de 700MHz, AWS, y 2,5 GHz (Figura 4.1).

Figura 4.1: Cuadro nacional de frecuencias.FUENTE: CONATEL, Cuadro Nacional de Frecuencias 2012.

Según la nota EQA. 85, “Los sistemas de audio y vídeo por suscripción bajo la

modalidad de televisión codificada terrestre (UHF codificado y MMDS) concesiona-

dos en las bandas de 698 – 806 MHz y 2500 – 2686 MHz respectivamente, podrán

continuar su operación hasta la vigencia de su contrato de concesión.”1

De acuerdo a las “Estadísticas de Radiodifusión y Televisión -Datos a Junio de

2012”, (ANEXO 3) la mayoría de las estaciones que poseen concesiones para brindar

el servicio de televisión codificada terrestre en las bandas de 698 – 806 MHz y 2500

– 2686 MHz, mantienen contratos con vigencia hasta el 2014, por lo que la liberación

de gran parte de los bloques que componen estas bandas estarán listos para esa fecha,1CONATEL, Plan Nacional de Frecuencias, Ecuador 2012, http://www.conatel.gob.ec/site_conatel/index.php?option=com_content&view=article&id=615&Itemid=274

130


ademas se debe tomar en cuenta que no se renovara las concesiones en estas bandas de

acuerdo a la resolución RVT-390-15CONATEL-2012.

En lo que respecta a la banda AWS, esta banda es usada por enlaces auxiliares

de televisión, para su liberación se ha procedido de acuerdo a la resolución RTV-754-

25-CONATEL-2012, en esta se dispone la migración de estos enlaces a otras bandas

de frecuencias según el articulo dos de dicha resolución.

A la fecha en el Ecuador, se ha dado una mayor importancia a las bandas de 700

MHz, 1700/2100 MHz, y 2.5 GHz para el uso de sistemas IMT, estas bandas ofrecen

ciertas características en cuanto a cobertura y capacidad, y se presentan a continuación:

Bandas Bajas (700 MHz): Estas bandas ofrecen una excelente cobertura y una

capacidad limitada, ideal para áreas rurales.

Bandas Altas (1700/2100 MHz, 2.5 GHz): Estas bandas ofrecen una cobertura

limitada y una excelente capacidad, ideal para áreas urbanas.

De las tablas de segmentación expuestas en la sección anterior, Ecuador a adoptado

las segmentaciones A5, B5, y C1 para las bandas de 700 MHz, 1700/2100 MHz, y

2.5 GHz respectivamente, a continuación estudiamos de manera más profunda estas

segmentaciones.

4.3.1. Segmentación A5 para la Banda de 700 MHz

El CONATEL mediante la resolución RTV-268-11-CONATEL-2012 de 15 de

Mayo de 2012 aprobó la modificación el cuadro de atribuciones del Plan Nacional de

Frecuencias correspondiente al rango de 698-806 MHz, a fin de que se operen Sistemas

IMT, además mediante Resolución RTV-679-24-CONATEL-2012 de 18 de Octubre de

2012, resolvió adoptar el esquema de Segmentación A5 para el rango de frecuencias

698-806 MHz, propuesto por la Telecomunidad Asia-Pacifico (APT).

Ecuador se suma así a otros países como México, Colombia, Chile, Costa Rica,

Australia, Nueva Zelanda, Japón, Taiwan, India, Indonesia, Singapur, Malasia, que

escogieron el modelo de canalización APT para la banda de los 700 MHz.

La segmentación A5 (figura 4.2) utiliza dos bloques de espectro de 45 MHz,

131


donde las frecuencias bajas son utilizadas para los enlaces de subida, a su ves las fre-

cuencias superiores son utilizadas para el enlace de bajada, esta segmentación favorece

la implementación de la tecnología FDD.

Figura 4.2: Segmentación A5 para Banda 700 MHz.FUENTE: CONATEL, Resolución TEL-804-29-CONATEL-2012.

Además la segmentación A5 posee 10 MHz en la parte central de la banda para

la separación de los bloques, 5 y 3 MHz en la parte inferior y superior de la banda

respectivamente, como guardabanda.

La adopción de la segmentación A5 para la banda de 700 MHz, permite acceder

a dispositivos con gran rendimiento a menor costo debido a la gran aceptación de esta

segmentación en nuestra región y a nivel mundial.

4.3.2. Segmentación B5 para Banda AWS 1700/2100 MHz

El CONATEL mediante la resolución TEL-804-29-CONATEL-2012 de 12 de

Diciembre de 2012 resolvió en el articulo 2 adoptar el esquema de segmentación B5

para la banda de AWS (Advanced Wireless Services) que está formada por una fre-

cuencia apareada de 1700 MHz con 2100 MHz.

La segmentación B5 (figura 4.3), esta formada por dos bloques, el primero en

el rango de 1710 - 1770 MHz, utilizados para el enlace de subida, y el segundo en el

rango de 2110 - 2170 MHz utilizado para el enlace de bajada.

Figura 4.3: Segmentación Banda AWS.FUENTE: CONATEL, Resolución TEL-804-29-CONATEL-2012.

132


4.3.3. Segmentación C1 para la Banda 2.5Ghz

El CONATEL mediante la resolución TEL-804-29-CONATEL-2012 de 12 de

Diciembre de 2012 resolvió en el articulo 2 adoptar el esquema de segmentación C1

(figura 4.4) para la banda de 2.5 GHz.

El esquema de segmentación C1, se divide en bandas de frecuencias para Uplink

en en rango de 2500 - 2570 MHz agrupada con bandas en el rango de 2620 - 2690

MHz para el Downlink esto para el uso en modo FDD, con una separación dúplex de

120 MHz, y la banda en el rango 2570-2620 MHz para el uso en modo TDD.

Figura 4.4: Segmentación Banda 2.5 GHz.FUENTE: CONATEL, Resolucion TEL-804-29-CONATEL-2012.

4.3.4. Espectro Otorgado a CNT E.P. para Ofrecer Servicios 4G

La operadora estatal CNT E.P., para la prestación del Servicio Móvil Avanzado

a través de redes LTE, solicito mediante Oficio 20121228 de 29 de octubre de 2012 a

la SENATEL la autorización de nuevo espectro dentro de la banda de los 700 MHz,

y mediante Oficio 20121265 solicita la autorización de nuevo espectro dentro de la

banda AWS.

En respuesta a la petición de la CNT E.P., el CONATEL mediante resolución

TEL-804-29-CONATEL-2012, del 12 de Diciembre de 2012, resolvió mediante:

“ARTÍCULO 4: Autorizar a la empresa publica CNT E.P. en la banda de los 700

MHz los bloques G-G’, H-H’ e I-I’ correspondiente a los rangos de 733-748 MHz (UP

LINK)y 788-803 MHz (DOWN LINK), a nivel nacional, sin embargo, en las ciuda-

des donde actualmente operan servicios de Televisión Codificada Terrestre en dichos

bloques, la CNT E.P. podrá operar una vez que se finalice los contratos de concesión

respectivos por cualquier motivo [...]”2

2CONATEL, RESOLUCION TEL-804-29-CONATEL-2012

133


“ARTÍCULO 5: Asignar y autorizar a la empresa publica CNT E.P. en la ban-

da AWS 1700/2100 MHz los bloques A-A’, B-B’, C-C’ y D-D’ correspondiente a los

rangos 1710-1730 MHz (UP LINK) y 2110-2130 (DOWN LINK) a nivel nacional, sin

embargo, en las ciudades donde actualmente operan enlaces de radiodifusión sonora

y de televisión en dichos bloques, la CNT E.P. podrá operar una vez que éstos hayan

migrado de acuerdo a las Resoluciones emitidas por el CONATEL. [...]”3

Con esto CNT E.P. cuenta con 70 MHz de Espectro, 30 MHz en la banda de 700

MHz y 40 MHz en la banda AWS, siendo el único operador con licencia y espectro

para el despliegue de LTE.4

La asignación del espectro para CNT EP. por parte del CONATEL se realizo

mediante adjudicación directa, sin dar ninguna oportunidad a las demás operadoras de

formar parte de un proceso de subasta que habría estimulado la competencia entre las

operadoras, y mejorado los ingresos para el estado, esto en base a lo establecido en

las “Condiciones Generales para la Prestación de los Servios de Telecomunicacio-

nes”, donde se establece que la asignación de frecuencias para la Empresa Pública se

realizara en forma directa y preferente.

De acuerdo al estado actual de las bandas destinadas para el despliegue de sis-

temas IMT-A, para el caso de la banda de 700 MHz y AWS, donde la CNT EP. ya

posee concesión sobre ciertos bloques de frecuencias, está tiene una ventaja de apro-

ximadamente dos años con respecto a otras operadoras, debido a que las concesiones

de televisión codificada terrestre y de enlaces auxiliares de televisión, en gran parte de

estas bandas vencen a finales de 2014, por lo que operadoras como Claro y Movistar

tendrán que esperar hasta esa fecha para que estas bandas queden libres y poder apli-

car los procedimientos necesarios para obtener una concesión de frecuencias que les

permitan desplegar sus redes 4G.

3CONATEL, RESOLUCION TEL-804-29-CONATEL-20124Fuente: Ing. Ana Cecilia Piedra, Especialista Jefe 1, Área Tecnica.

134


4.3.5. Soluciones para las Operadoras CONECEL S.A. y

OTECEL S.A.

Si bien las operadoras móviles CONECEL S.A. y OTECEL S.A. aun no tiene

asignado espectro para la implementación de redes LTE en Ecuador debido principal-

mente a que en estas bandas se encuentran operando sistemas de televisión codificada

terrestre UHF y MMDS, estas operadoras muestran mucho interés para conseguirlo,

por lo que para mantener una sana competencia dentro del mercado nacional, lo ideal

es que a estas dos empresas se les asigne una cantidad de espectro igual al otorgado a

CNT EP, es decir tanto para CONECEL S.A. como para OTECEL S.A. se le asigne 70

MHz, que podrían ser distribuidos de la siguiente manera:

De la banda de 700 MHz en modo FDD, se asignaría a cada operadora 30 MHz,

los bloques A-A’, B-B’ y C-C’ para la operadora OTECEL S.A. y los bloques

D-D’, E-E’ y F-F’ para la operadora CONECEL S.A., esta propuesta se ilustra

en la figura 4.5.

Figura 4.5: Propuesta para la asignación de espectro en la banda de 700 MHzFUENTE: Elaboración Propia.

De la banda AWS 1700/2100 MHz en modo FDD, se asignara 40 MHz a cada

operadora, los bloques E-E’, F-F’, G-G’ y H-H’ para la operadora CONECEL

S.A. y los bloques I-I’, J-J’, K-K’ y L-L’ para la operadora OTECEL S.A., esta

propuesta se ilustra en la figura 4.6.

Figura 4.6: Propuesta para la asignación de espectro en la banda AWS 1700/2100 MHzFUENTE: Elaboración Propia.

135


Al realizar esta distribución se conseguiría asignar de manera equitativa una igual

cantidad de espectro para cada operadora, ademas se dispone de la banda de 2.5 GHz

(figura 4.7) para la cual proponemos la siguiente distribución:

En modo FDD asignar a cada operadora 40 MHz de espectro, para CNT EP. los

bloques A-A’ y B-B’, para CONECEL S.A. los bloques C-C’ y D-D’, y para

OTECEL S.A. los bloques E-E’ y F-F’.

En modo TDD asignar a cada operadora 10 MHz de espectro, para CNT EP. el

bloque Z, para CONECEL S.A. el bloque X, y para OTECEL S.A. el bloque V.

Figura 4.7: Propuesta para la asignación de espectro en la banda 2.5 GHz.FUENTE: Elaboración Propia.

Con esta propuesta se asignaría 100 MHz a cada operadora logrando cubrir los

requerimientos para la correcta implementación de LTE-A.

136

CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES

137

Conclusiones

LTE-A permitirá a sus usuarios experimentar altas velocidades de datos compa-

rado con LTE, llegando a una tasa de datos máxima de 1Gbps en el DL, y 500 Mbps

en el UL, y gracias a su arquitectura plana se consigue una reducción de la latencia,

que permitirá a los usuarios disponer de nuevos y mejoradas aplicaciones multime-

dia, como streaming de vídeo, videoconferencias, monitoreo de cámaras, movilidad,

publicidad, juegos móviles, rápida transferencia de archivos.

LTE-A cumple y supera los requerimiento de la IMT-A gracias a la combinación

de funciones como agregación de portadoras, MIMO, CoMP, Relay Nodes, que permi-

ten obtener altas tasas de datos, mejorar la eficiencia espectral, aumentar throughput

en el borde de la celda, y ampliar la cobertura, por otra parte la implementación de esta

funciones provocan un impacto significativo en el precio de los equipos de usuario y

costos de la red.

Los esquemas de acceso utilizados por LTE-A (OFDMA para DL y SC-FDMA

para UL) presentan características especiales que los hacen ideales para cada tipo de

enlace. OFDMA se caracteriza por la posibilidad de dividir el canal en subportadoras

de menor tamaño con la ventaja de que pueden ser asignadas a los diferentes usuarios

en función de sus necesidades en este esquema de acceso los símbolos se transmiten

de manera paralela, una de sus desventajas es que al incrementar el numero de sub-

portadoras el valor del PAPR se incrementa por lo que se reduce la eficiencia de los

amplificadores de potencia, por su parte SC-FDMA se caracteriza por usar una única

portadora por los que los símbolos se trasmiten de manera secuencial, ademas presenta

un PAPR reducido .

Fabricantes a nivel mundial como Huawei, CISCO, Alcatel-Lucent, Ericsson,

se encuentra desarrollando equipos que permitirán la implementación de redes LTE-

A, sus diseños están pensados de manera que ofrezcan una migración suave hacia las

redes 4G, por lo tanto permitirán la coexistencia con las diferentes tecnologías que

manejan las operadoras en la actualidad.

138

Las operadoras como Movistar y Claro al realizar la implementación del estándar

LTE-A e innovar a equipos 4G obtienen ganancias significativas por el hecho de que su

inversión es menor comparada a los ingresos recibidos por brindar un plan determinado

de servicio a sus usuarios.

La operadora CNT al tener la concesión y poder operar antes que Claro y Mo-

vistar puede aprovechar este tiempo al oferta un modem usb que es de un costo mucho

menor a un smartphone, ya que por su cantidad de usuarios es sumamente difícil sub-

sidiar parte del costo del equipo.

La toma de decisiones en base a soluciones estratégicas para el cambio de equi-

pos por las operadora es indispensable para obtener una mayor ingreso tanto econó-

micos como la aceptación de nuevos usuarios, siendo un punto muy influyente en los

abonados obtener un nuevo equipo a menor precio.

El reciclaje electrónico cada día se hace mas significativo, el avance inesperado

de la tecnología, la innovación y la necesidad de las personas por disponer de ultima

tecnología ha hecho que aumente el desecho de residuos electrónicos, por lo cual es

indispensable colaborar con el medio ambiente creando nuevos programas de reciclaje

lo que resulta beneficioso para los usuarios al obtener laguna ganancia por los equipos

que reciclan, y también resulta beneficioso para las operadoras porque pueden ven-

der los equipos y elementos reciclados a empresas nacionales como internacionales

encargadas de hacer el mejor uso de los mismos.

Las frecuencias destinadas para el despliegue de sistemas IMT, 698-806 MHz,

AWS 1700/2100 MHz, 2.5 GHz, ofrecen características en cuanto a cobertura y pro-

pagación que favorecen la implementación de de LTE-A ya sea en zonas urbanas y ru-

rales, ademas las segmentaciones adoptadas para estas bandas permiten la asignación

de bloques de frecuencias equitativos para las operadoras que requieran implementar

redes LTE-A. Igualmente estas bandas de frecuencias facilitan alcanzar los requeri-

miento de LTE-A que es trabajar en un ancho de banda de hasta 100 MHz, mediante el

uso de agregación de portadoras se puede agrupar múltiples componentes portadoras

139

ya sea de una misma o diferentes bandas.

La adopción de la segmentación A5 para la banda de 700 MHz por parte del

Ecuador, y por muchos países de la región y el mundo entero, permitirá el desarrollo

de un gran numero de dispositivos de gran rendimiento y a un menor costo debido a la

gran oferta de equipos que se dará por parte de los mercados asiáticos los cuales han

adoptado la misma segmentación.

La implementación de las redes LTE-A en el Ecuador, es favorable debido a que

las operadoras que actualmente operan en nuestro país tiene previsto migrar sus actua-

les redes hacia LTE, con lo que se mantendría la arquitectura de la red y se realizarían

pequeños cambios o actualizaciones en cuanto a equipos para soportar los requeri-

mientos de LTE-A.

Al ser la CNT EP. una operadora estatal se le ha dado por parte del CONATEL

todas las facilidades que no se le han dado a las otras operadoras de telefonía móvil

en cuanto a la asignación del espectro necesario para el despliegue de redes LTE, esto

desde nuestro punto de vista con la intención de potenciar a la operadora en el mercado

local.

140

Recomendaciones

Si bien por parte del CONATEL se ha dado todas las facilidades a CNT EP. en

cuanto a la asignación de espectro para el despliegue de tecnologías 4G en este caso

LTE, se recomienda dar el mismo trato a las operadoras Claro y Movistar, agilitando

los procesos de liberación de las diferentes bandas, ya que esto permitirá tener un

mercado nacional con diferentes propuestas, y puedan ser los usuarios quienes elijan

por que operadora se inclinen al momento de elegir un proveedor de servicios móviles

de cuarta generación.

Si un nuevo operador móvil desea prestar sus servicios en nuestro país se reco-

mienda que no lo haga de la forma tradicional, instalando toda su infraestructura desde

cero, más bien lo haga como un Operador Móvil Virtual (OMV), es decir usando la

cobertura de otra empresa de telefonía móvil con la ventaja de que no se necesita hacer

un gran desembolso para la implementación de la red.

Se recomienda a las operadoras de telefonía móvil que están dispuesta a migrar

sus redes, el migrar del estándar HSPA+ a LTE se convierte en la mejor opción para

las operadoras de Ecuador, porque existe redes funcionales en gran parte del mundo

que utilizan LTE, mientras que LTE-A se encuentra en pruebas, los equipos finales de

usuario LTE son compatibles con el LTE-A, y la migración de LTE a LTE-A consiste

en su mayoría una actualización de software.

Se recomienda a las operadoras móviles adquirir equipos multi-modo y multi-

banda, debido a que durante el proceso de migración funcionaran simultáneamente

tecnologías 3G y 4G y en diferentes bandas de frecuencia, debido a que la migración

es un proceso que lleva años, a demás no se puede asignar gran cantidad de espectro

continuo.

141

ANEXOS

142

Anexo 1

ENCUESTA PARA CONOCER LA DISPOSICIÓN DEL PÚBLICO PARA CON

EL ESTÁNDAR DE COMUNICACIÓN DE INTERNET BANDA ANCHA MÓVIL

DE CUARTA GENERACIÓN (LTE-ADVANCED).

1. Edad

2. Ciudad:

3. Formación Académica

Escuela Universidad

Colegio Superior

4. ¿Usted a que operadora pertenece?

Claro Movistar CNT

5. ¿Está usted satisfecho con la operadora?

SI NO

6. Si marcó NO en la pregunta anterior, enumere en orden de prioridad (donde 1

es muy importante y 4 menos importante, NO DEBE REPETIRSE LOS VALO-

RES) cuál de los siguientes puntos es el motivo por el cual no está satisfecho.

Mala atención al cliente

Cobertura

Precios elevados

Calidad de Servicio Móvil

143

Anexo 1

7. ¿Qué aplicaciones considera de mayor importancia en su teléfono inteligente?

Ocio

Educación

Noticias

Servicios como la banca virtual

Ring tones

Videos

Wallpapers

Otras:

especifique

8. ¿En qué rango de valores se encuentra su equipo móvil?

Menor a $100 De $400 a $499

De $100 a $199 De $500 a $599

De $200 a $299 De $600 a $699

De $300 a $399 Mayor a $700

9. ¿Usted estaría dispuesto a adquirir un nuevo dispositivo de 4G?

SI NO

10. Si marcó SI en la pregunta anterior, elija cual de los planes estaría dispuesto a

contratar para adquirir un nuevo dispositivo de 4G, incluye Plan de 1000Mb.

12 cuotas mensuales $99 + 800

minutos de llamadas.







Contado ($400) sin ningún plan.

11. ¿Cuál es su nivel de ingresos promedio mensual?

Menor a $500 De $1500 a $1999

144

Anexo 1

De $500 a $749 De $2000 a $2499

De $750 a $999 De $2500 a $2999

De $1000 a $1499 Igual o más a $3000

145

Anexo 2

Calculo de Cobertura de un eNB

Para el calculo de la cobertura de un eNB se ha tomado en cuenta considera-

ciones como la modulación empleada, la sensibilidad del equipo, es decir la potencia

necesaria en el receptor, el ancho de banda, y la banda de frecuencia utilizada para

realizar la transmisión.[34]

Para el Cálculo del Enlace de Radio (Radio Link budget) para LTE, no hemos

ayudado por los datos que toman el equipo de usuario y eNB para el caso de UPLINK

(tabla 4.9) encontrados en LTE Radio Link Budgeting and RF Planning5.[34]

Transmisor UEMaxima Potencia de Transmisión 24 dBm

EIRP 24 dBm

Receptor eNBFigura del ruido (NF) 2 dB

Ruido Termico -118.4 dBmRuido del Receptor -116.4 dBm

Sensibilidad del Receptor -123.4 dBmMargen de Interferencia 2 dB

Perdida en el Cable 2 dBGanancia de la antena receptora 18 dBi

Ganancia de MHA 2 dBMaxima perdida permitida 163.4 dB

Tabla 4.9: Link Budget UPLINK.FUENTE:

https://sites.google.com/site/lteencyclopedia/lte-radio-link-budgeting-and-rf-planning.

Primero se calcula la sensibilidad (S) del receptor utilizando la siguiente formula:

5Fuente: https://sites.google.com/site/lteencyclopedia/lte-radio-link-budgeting-and-rf-planning

146

Anexo 2

S(dBm) =−174dBm+10log(B)+NF(dB)+SINR(dB)+ IM(dB)−3 (4.1)

donde:

B: Es el ancho de banda en Hz.

NF: Figura del Ruido.

SINR: Relación señal ruido mas interferencia.

IM: Margen de Implementación.

El valor del SINR y IM dependen del tipo de modulación que se emplee, en nuestro

caso utilizaremos la modulación 64 QAM y un code rate6 de 4/5, con estos valores

mediante el uso de la tabla (4.10) obtenemos un SINR de 18.6 dB y un IM de 4 dB,

ademas el ancho de banda de transmisión es de 90 MHz.[34]

Tabla 4.10: Modulaciones en Sistemas LTE

Remplazando los valores en la ecuación 4.1, obtenemos:

S(dBm) =−174+10log(90000000)+2+18.6+4−3

S(dBm) =−72.858dBm

6Code Rate: relación entre bits de datos y bits transmitidos, por ejemplo R = 1/n donde para enviar unbit de datos se han de transmitir n bits de canal

147

Anexo 2

Nuestro análisis se centra en la implementación de LTE en zonas urbanas, don-

de la probabilidad de cobertura es del 90%, bajo estas consideraciones tendremos un

margen de shadowing7 normalizado de 1.3, donde el margen de shadowing (Msha,

equacion 4.2) se lo calcula de la siguiente manera:

Msha(dB)=MargendeShadowingNormalizadoxDesviacionEstandar deShadowing

(4.2)

donde:

Desviación Estándar de Shadowing = 8 dB[?]

Margen de Shadowing Normalizado = 1.3 dB

Remplazando estos datos en la ecuación 4.2tenemos:

Msha(dB) = 1.3dBx8dB

Msha(dB) = 10.4dB

Para LTE-A, el calculo de las perdidas en espacio (L) procedemos de la siguiente

manera:

L(dB) = Ptx−Srx−Lcc+Gant −Msha−Lind −Lint +MHA (4.3)

donde:

Ptx: Potencia de Transmisión = 24 dBm

Srx: Sensibilidad del Receptor = -72.858 dBm

Lcc: Perdidas en Cables y Conectores = 2 dB

Gant: Ganancia de la Antena = 18 dBi

Msha: Margen de Shadowing = 10.4 dB7Shadowing: Es el fenómeno que se procuce cuando la linea de vista se obstruye debido a los obstácu-

los que pueden estar en el trayecto de propagación.[?]

148

Anexo 2

Lind: Perdidas en Interiores = 20 dB

Lint: Perdidas de Interferencia = 2 dB

MHA: Ganancia debido al amplificador Mast Head = 2 dB

Al sustituir estos datos en la ecuación 4.3, tenemos:

L(dB) = 24− (−72.858)−2+18−10.4−20−2+2

L = 89.458dB

Para el calculo de la cobertura de la celda utilizamos la ecuación (4.4) que pre-

sentamos a continuación:

L(dB) = 40(1−0.004∗hB)∗ log(R)−18log(hB)+21log( f )+80 (4.4)

donde:

L=89.458 dB

hB: Altura de la estación base = 30 m

f: Frecuencia = 700 MHz

R: Radio de Cobertura

Remplazando estos datos en la ecuación 4.4, tenemos:

89.458 = 40(1−0.004∗30)∗ log(R)−18log(30)+21log(700)+80

89.458 = 35.2∗ log(R)+113.159

−23.735.2

= log(R)

149

Anexo 2

log(R) =−0.6733

R = 10−0.6733

R = 0.2121Km

Un ves obtenido el radio para un sector, se calcula el área de cobertura utilizando

la formula del área de un hexágono ya es una figura que se utiliza para representar la

cobertura.

Área de un hexágono: A = 3∗ l ∗a

donde:

l: longitud de un lado del hexágono = R =0.2121 Km

a: Apotema =√

l2 −( l

2

)2

Remplazando en la formula para el área de un hexágono tenemos:

A = 3∗ l ∗

√l2 −

(l2

)2

A = 3∗0.2121∗

√0.21212 −

(0.2121

2

)2

A = 0.1167Km2

El área calculada corresponde a un sector del eNB, para calcular valor total tene-

mos que multiplicar por tres, y se obtiene un área total de 0.350 Km2, que es el valor

con el cual partimos para calcular la cantidad de eNBs que se necesitan en cada ciudad.

150

Anexo 3

Carateristicas de Equipos para la Implementacion de

LTE-A

Los equipos presentados a continuación forman parte de la solución eWBB desa-

rrollada por Huawei para LTE. Esta solución esta formada principalmente por: Núcleo

de red (eCNS600), DBS3900, iManager M2000. Todos los datos que se especifican a

continuación han sido tomados del documento publicado por Huawei bajo el nombre

“eWBB Product Specification”[26].

Núcleo de Red (eCNS600)

Figura 4.8: Huawei eCNS600FUENTE: http://enterprise.huawei.com/ca/products/network/wireless/lte/hw-195396.htm

El eCNS600 integra las funciones de gestión de autenticación de la SAE-HSS,

las funciones MME, y las funciones S-GW/P-GW. Instalado en un bastidor básico, el

151

Anexo 3

eCNS600 implementa las funciones de EPC y tiene las siguientes características:

Gran capacidad.

Soporta hasta 20.000 UEs y transmisión de datos de gran tamaño.

Soporta hasta 500 eNBs.

Integra múltiples elementos de red lógicas de la EPC, simplifica la red y el man-

tenimiento, reduce los costos y permite una fácil implementación.

Bajo consumo de energía.

Reduce los costes de mantenimiento debido a que el consumo de energía es de

900 W para un eCNS600 desplegado en modo single-board.

Power suply: -40 VDC ~ -57 VDC.

Dimenciones: 622(H) x 442(W) x 400(D) mm.

Peso ≤ 50 Kg.

Temperatura de Trabajo: 0ºC to +45ºC.

eNB (DBS3900)

Figura 4.9: BBU y RRU Huawei.FUENTE: http://enterprise.huawei.com/ca/products/network/wireless/lte/hw-195335.htm

152

Anexo 3

La estación base de líder en la industria el Huawei DBS3900 tiene como objeti-

vo la construcción de redes orientadas hacia el futuro para los operadores. Viene con

dos módulos funcionales básicos: la unidad de control BBU3900 y la unidad de ra-

dio remota (RRU), que están conectados a través de puertos CPRI. Con una estructura

compacta, alta integración, bajo consumo de energía, el DBS3900 permite una fácil

instalación y rápida implementación.

BBU

• Power suply: -38.4 VDC ~ -57 VDC.

• Dimenciones: 86(H) x 442(W) x 310(D) mm

• Peso ≤ 12 Kg.

• Temperatura de Trabajo: -20ºC to +50ºC.

• Humedad Relativa: 5% RH ~ 95% RH

RRU

• Power suply: -36 VDC ~ -57 VDC.

• Dimenciones: 485(H) x 300(W) x 170(D) mm

• Peso ≤ 21 Kg.

• Temperatura de Trabajo: -40ºC to +50ºC.

• Humedad Relativa: 5% RH ~ 100% RH

iManager M2000

Figura 4.10: iManager M2000FUENTE: eWBB Product Specification.

153

Anexo 3

La M2000 es una solución para la gestión de redes móviles. Proporciona una

plataforma de gestión de red centralizada. El M2000 en un sistema integrado de opera-

cion y mantenimiento, puede manejar nuevos elementos de red después de instalar el

software de mediación correspondiente. El M2000 adopta una estructura abierta para

que pueda administrar la red de radio LTE y dispositivos del núcleo de red.

Specificaciones:

• Power suply: 48 VDC ~ 60 VDC.

• Dimenciones: 85.5(H) x 443.6(W) x 705(D) mm.

• Peso: 22 Kg ~ 29.03 Kg.

• Temperatura de Trabajo: 10ºC to 35ºC.

• Humedad Relativa: 20% RH ~ 80% RH.

154

Anexo 4

Empresas que Mantienen Concesiones de Television

Codificada Terrestre

Nombre Estación Consesionario F. Contrato F.Vencimiento

CV+ Telefonica Link del Ecuador 01/10/2001 01/10/2011CV+ Telefonica Link del Ecuador 01/10/2001 01/10/2011

AEROTV Compañia AEROTV Cia. Ltda. 18/10/2002 18/10/2012MUANA VISION Bonilla Urbina Diego Julian 12/05/2006 12/05/2016

CABLEVISION S.A. CABLEVISION S.A. 01/12/1994 01/12/2014TV MAX CIA. T.V.MAX S.A. 27/10/1987 01/12/2014

COSMOVISION S.A. COSMOVISON S.A 26/10/1994 26/10/2014SATELCOM SATELCOM S.A. 26/10/1994 26/10/2014

TELESAT S.A. TELESAT S.A. 08/08/1996 08/08/2016UNIVISA UNIVISA S.A. 25/07/1994 25/07/2014

GLOBAL TV Calva Martin Francisco Rafael 18/12/2003 18/12/2013INTERCABLE OLIVETO S.A. 03/02/2004 03/02/2014

UNIVISA UNIVISA S.A. 25/07/1994 25/07/2014CABLEVISION S.A. CABLEVISION S.A. 01/12/1994 01/12/2014

TV MAX CIA. T.V.MAX S.A. 27/10/1987 01/12/2014TELESAT S.A. TELESAT S.A. 08/08/1996 08/08/2016

UNIVISA UNIVISA S.A. 25/07/1994 25/07/2014UNIVISA UNIVISA S.A. 02/02/2004 25/07/2014UNIVISA UNIVISA S.A. 02/02/2004 25/07/2014UNIVISA UNIVISA S.A. 02/02/2004 25/07/2014

AMERICAN CABLE Sanchez Lopez Julio Cesar 29/12/2003 29/12/2013

Tabla 4.11: Concesiones de Television Codificada TerrestreFUENTE: http://www.elcomercio.com/negocios/Listado-TV-registradas-Supertel-

terrestre_ECMFIL20120718_0002.pdfELABORADO POR: El Autor

155

GLOSARIO

156

GLOSARIO

1G Primera Generación

2G Segunda Generación

3G Tercera Generación

4G Cuarta Generacíon

AMPS Advanced Mobile Phone System

AWS Advanced Wireless Services

BCCH Broadcast Control Channel

BCH Broadcast Channel

CA Carrier Aggregation

CC Componet Carrier

CCCH Common Control Channel

CS-CN Circuit Switched Core Network

DCCH Dedicated Control Channel

DL Downlink

DL-SCH Downlink Shared Channel

DTCH Dedicated Traffic Channel

E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

eNB Evolved Node B

157

EPC Evolved Packet Core

EPS Evolved Packet System

FDD Frequency-division Duplexing

GGSN Gateway GPRS Support Node

GSM Global System for Mobile Communications

HARQ Hybrid Automatic Repeat Request

HOM Higher Order Modulation

HSPA High Speed Packet Access

HSPA+ High-Speed Packet Access Evolution

HSS Home Suscriber Server

IP Internet Protocol

ISI Intersymbol Interference

LTE-A Long Term Evolution Advanced

MAC Medium Access Control

MCCH Multicast Control Channel

MIB Master Information Block

MME Mobility Management Entity

MTCH Multicast Traffic Channel

OFDMA Orthogonal Frecuency Division Multiple Access

P-GW Packet Data Network Gateway

PAPR Peak-to-Average Power Ratio

PBCH Physical Broadcast Channel

PCCH Paging Control Channel

158

PCFICH Physical Control Format Indicator Channel

PCH Paging Channel

PCRF Policy and Charging Rules Functions

PDCCH Physical Downlink Control Channel

PDCP Packet Data Convergence Protocol

PDN Packet Data Network

PDSCH Physical Downlink Shared Channel

PDU Protocol Data Unit

PHICH Physical Hybrid ARQ Indicator Channel

PMCH Physical Multicast Channel

PRACH Physical Random Access Channel

PUCCH Physical Uplink Control Channel

PUSCH Physical Uplink Shared Channel

RLC Radio Link Control

RN Relay Node

RNC Radio Network Controller

RRH Remote Radio Head

S-GW Serving Gateway

SDU Service Data Unit

SGSN Serving GPRS Support Node

TDD Time-division Duplexing

UE User Equipment

UL Uplink

159

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