campaÑa de benchmarking cobertura de telefonÍa mÓvil en entornos indoor

Campaña de Benhmarking Celia Moreno Jiménez

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1 Introducción.................................................................................................................121.1 Primerageneración........................................................................................................131.2 Segundageneración.......................................................................................................141.3 Tercerageneración........................................................................................................151.4 EvolucióndeUMTS.........................................................................................................191.4.1 HSDPA...........................................................................................................................................191.4.2 HSUPA...........................................................................................................................................20

1.5 Cuartageneración...........................................................................................................201.5.1 HSPA+............................................................................................................................................211.5.2 LTE..................................................................................................................................................21

2 Medidasdecalidadycoberturaen redesde telefoníamóvilde2ªy3ªgeneración.............................................................................................................................222.1 Introducción......................................................................................................................222.2 ParámetrosparavozGSM............................................................................................262.2.1 ArquitecturaderedGSM.......................................................................................................262.2.2 CanalesGSM................................................................................................................................312.2.3 Procesodeconexión................................................................................................................402.2.4 Parámetrosreportados..........................................................................................................52

2.3 ParámetrosparavozUMTS.........................................................................................712.3.1 ArquitecturaderedUMTS....................................................................................................712.3.2 CanalesUMTS.............................................................................................................................762.3.3 Procesodeconexión................................................................................................................802.3.4 Parámetrosreportados..........................................................................................................89

2.4 Parámetrosparacobertura.........................................................................................942.5 ParámetrosparadatosHSPA......................................................................................952.5.1 ServiciosdeValorAñadido(VAS)......................................................................................962.5.2 GPRSAttach................................................................................................................................982.5.3 PDPContext.............................................................................................................................1012.5.4 Ping..............................................................................................................................................1022.5.5 Accesibilidad............................................................................................................................1032.5.6 Mantenibilidad........................................................................................................................1032.5.7 ThroughputUL.......................................................................................................................1052.5.8 ThroughputDL.......................................................................................................................1052.5.9 ThroughputHTTP.................................................................................................................1052.5.10 Usodetecnología.............................................................................................................1052.5.11 CodificaciónHSDPA.........................................................................................................106

3 Equipoytécnicademedidas...............................................................................1153.1 Equipohumano.............................................................................................................1153.2 Equipohardware..........................................................................................................1173.3 Equiposoftware............................................................................................................1203.4 Realizacióndelasmedidas.......................................................................................135

4 Realizacióndemedidasenzonas.......................................................................1364.1 ConceptodeBenchmarking......................................................................................1364.2 Flujograma......................................................................................................................1374.3 Planificación...................................................................................................................139

5 Comparaciónentremedidasestimadasyreales..........................................1415.1 ModelodeCálculoOkumura‐Hata.........................................................................1425.2 ModeloUMTSTR101112.........................................................................................1445.2.1 Entornodeinterioresdeoficina.....................................................................................1455.2.2 Entornodeexteriorainteriorpeatonal.......................................................................1465.2.3 Entornodetestvehicular...................................................................................................146


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6 Conclusionesyposibleslíneasdetrabajo......................................................1466.1 Factoressensiblesamejoría....................................................................................1476.1.1 Departamentocomercialytécnico................................................................................1476.1.2 MapadecoberturaIndoor.................................................................................................1476.1.3 Benchmarkingmasivo.........................................................................................................1486.1.4 Herramientasoftwarepropia...........................................................................................1496.1.5 Escánerportátil......................................................................................................................1496.1.6 CentralizacióndeQualipoc................................................................................................150

6.2 Conclusiones..................................................................................................................150

7 Bibliografía................................................................................................................151


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ILUSTRACIONES Figura 1-1 Evolución de la estandarización .................................. 16Figura 1-2. Evolución tecnológica .............................................. 17Figura 2-1. Relación entre satisfacción del cliente, QoS y Performance de la Red. Fuente: ITU-T E800 and ETSI TS 102 250-1 ................. 23Figura 2-2. Arquitectura de una red móvil pública (PLMN) ............. 27Figura 2-3. Una trama de voz y la escritura multitrama ................ 33Figura 2-4. Esquema de asignación de canal radio ....................... 41Figura 2-5. Sintonización de frecuencia y time slot ....................... 42Figura 2-6. Mensaje de compatibilidad del terminal ...................... 42Figura 2-7. Autentificación del terminal en la red ......................... 43Figura 2-8. Cifrado de la información ......................................... 43Figura 2-9. Comprobación del IMEI ............................................ 44Figura 2-10. Establecimiento de la llamada MOC .......................... 44Figura 2-11. Establecimiento de llamada. MOC (Izquierda) y MTC (Derecha) .............................................................................. 45Figura 2-12. Diagrama de desconexión....................................... 45Figura 2-13. Registro en el sistema (1) ...................................... 47Figura 2-14. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (2). .............................................. 48Figura 2-15. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (3). .............................................. 48Figura 2-16. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (4). .............................................. 49Figura 2-17. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (5). .............................................. 49Figura 2-18. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (6). .............................................. 50Figura 2-19. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (7). .............................................. 51Figura 2-20. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (8). .............................................. 52Figura 2-21. Lectura de RxLev de un escáner en un proyecto outdoor ............................................................................................ 54Figura 2-22. Ejemplo de Lack of Coverage .................................. 55Figura 2-23. Mapa de cobertura con Lack of Coverage .................. 55Figura 2-24. Área de Localización como conjunto de celdas. .......... 56Figura 2-25. Concepto de Zona de Área de Localización (LA) ......... 57Figura 2-27. Fallo de establecimiento por Location Area Updating .. 58Figura 2-26. Concepto de Location Area ..................................... 58Figura 2-28. Intervalo entre LAU y PCK ...................................... 59Figura 2-29. Contenido del mensaje PCK .................................... 59Figura 2-30. Exceso de reselecciones de celda ............................. 60Figura 2-31. Mapa con excesivo número de reselecciones de celda . 61Figura 2-32. Mensaje de desconexión (1) ................................... 62Figura 2-33. Mensaje de desconexión (2) ................................... 62Figura 2-34. Mensaje de desconexión (3) ................................... 62


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Figura 2-35. Mensaje de desconexión (4) ................................... 63Figura 2-36. Mensaje de desconexión (5) ................................... 63Figura 2-37. Zona de alta interferencia....................................... 64Figura 2-38. Lectura de los C/I con NQDI ................................... 65Figura 2-39. Parámetros para analizar la mantenibilidad ............... 66Figura 2-40. Handover completado ............................................ 67Figura 2-41. Handover no completado ........................................ 68Figura 2-42. Desconexión por interferencias................................ 69Figura 2-43. Desconexión por cobertura. .................................... 70Figura 2-44. Causas adicionales ................................................ 70Figura 2-45. Arquitectura de red UMTS simplificada ..................... 72Figura 2-46. Arquitectura de red UMTS ...................................... 74Figura 2-47. Capas de la interfaz radio UMTS .............................. 75Figura 2-48. Modelo básico de transacciones de red UMTS ............ 81Figura 2-49. Paging Type 1 ....................................................... 82Figura 2-50. Paging Type 2 ....................................................... 82Figura 2-51. RRC Connection Setup ........................................... 82Figura 2-52. Codificación de canal. ............................................ 84Figura 2-53. Spread Code y Scrambling Code. ............................. 84Figura 2-54. Transaction Reasoning ........................................... 85Figura 2-55. Authentication and security control .......................... 85Figura 2-56. Transaction setup con RAB allocation (CS) ................ 86Figura 2-57. CS transaction clearing and RAB release. .................. 88Figura 2-58. RRC connection release. ......................................... 88Figura 2-59. Principio del ensanchamiento de espectro ................. 90Figura 2-60. Proceso de transmisión .......................................... 91Figura 2-62. Lectura de un escaner ............................................ 95Figura 2-62. GPRS Attach y PDP Context .................................... 99Figura 2-64. Estados de un contexto. ........................................ 102Figura 2-65. Esquema de un procedimiento HSDPA ..................... 104Figura 2-66 Principio básico de HSDPA ...................................... 107Figura 2-67 Canales de HSDPA ................................................. 108Figura 2-68 Procedimiento básico de HSDPA .............................. 109Figura 3-1. Organigrama de servicio Benchmarking .................... 116Figura 3-3. Forzado de UMTS en QPAEngine ............................... 121Figura 3-2. Pantalla principal de QPAEngine ............................... 121Figura 3-4. Start a job ............................................................ 122Figura 3-5. Job status, status y log ........................................... 123Figura 3-6. Canales utilizados según la tecnología ....................... 123Figura 3-7. Estado del GPS y resumen de KPI ............................ 124Figura 3-8. Tipos de jobs ......................................................... 125Figura 3-9. Forcing Functions ................................................... 125Figura 3-10. General Settings .................................................. 126Figura 3-11. Creación de BBDD con NQDI (1) ............................ 127Figura 3-12. Creación de BBDD con NQDI (2). ........................... 128Figura 3-13. Interfaz gráfica de NQDI ....................................... 128Figura 3-14. Data Management (1). .......................................... 129Figura 3-15. Data Management (2). .......................................... 130


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Figura 3-16. Data Management (3). .......................................... 130Figura 3-17. Progreso de importación........................................ 131Figura 3-18. Eliminación de medidas. ........................................ 132Figura 3-19. Session Overview ................................................. 132Figura 3-20. Análisis de una llamada GSM ................................. 133Figura 3-21. Mensajes producidos durante la conexión. ............... 134Figura 4-1. Flujograma Campaña Benchmarking ......................... 138Figura 4-2. Fases del servicio Benchmarking .............................. 139Figura 6-1. Posible mapa de cobertura indoor............................. 148


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TABLAS Tabla 1-1. Velocidad de transmisión de diferentes tecnologías ....... 19Tabla 2-1. Elementos de red ..................................................... 27Tabla 2-2. Distribución de Canales para la tecnología GSM ............ 32Tabla 2-3. Canales asignados a cada operador en GSM ................. 32Tabla 2-4. Visión general de Bandas y canales UMTS .................... 77Tabla 2-5 . Canales asignados a cada operador en UMTS .............. 77Tabla 2-6. Niveles de multiplexación PDH en Norteamérica, Europa y Japón ................................................................................... 110


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Acrónimos 16QAM Modulación por Amplitud de Cuadratura 16 3GPP 3rd Generation Partnership Project AGCH Canal de Acceso Concedido AICH Acquisition Indicator Channel AMC Modulación y codificación adaptativa AMPS Advanced Mobile PhoneService AMR Adaptative Multi Rate AP-AICH Access Preamble Acquisition Indicator Channel APN Access Point Network ARFCN Absolute Radio Frequency Channel Number ARIB Associationof Radio Industries ARQ Automatic Repeat Request AS Active Set BBDD Base de datos BCCH Broadcast Control CHannel BCS Base Control Station BCH Canal de Difusión (broadcast) BTS Base Transceiver Station C/I Carrier-to-Interference ratio CAMEL Customized Applications for Mobile Enhanced Logic CC Call Control CCCH Canal de Control Común CCR Call Completion Rate CCSA Certification in Control Self-Assessment CCH Communication CHannel CD/CA-ICH Collision Detection Channel Assignment Indicator CHannel CDMA Code Division Multiple Access CEPT Conférence Européenne des Postes et Télécommunications CMT Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones CN Core Network CNC Comisión Nacional de Comunicaciones CPCH Common Packet CHannel CPICH Common PIlot CHannel CQI Indicación de Calidad del Canal CS Circuit Switched CSICH CPCH Status Indicator CHannel CSR Call Success Rate CSSR Call Setup Sucess Rate CTCH Common Trafic CHannel DCCH Canal de Control Dedicado DCR Drop Call Rate DCH Dedicated CHannel DL DownLink DNS Domain Name System DPCCH Dedicated Physical Control CHannel DPDCH Dedicated Physical Data CHannel


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DRX Parameters

Discontinous Reception Parameters

DS Detected Set DSCH Downlink Shared CHannel DTCH Dedicated Trafic CHannel DTMF Tono Dual MultiFrecuencia EDGE Enhanced Data for GSM Evolution EFR Enhanced Full Rate EGPRS Enhanced GPRS EIR Equipment Identity Register ETSI European Telecommunications Standards Institute ETSI TR ETSI Technical Report FACUA Asociación de Consumidores de Asturias FACH Forward Access CHannel FDD Frequency Division Duplex FDMA Frequency Division Multiple Access FHMA Frequency Hopping Multiple Access FPS Planificación rápida de paquetes FTP File Transfer Protocol FTP DL FTP DownLink (Enlace Descendente) FTP UL FTP Uplink (Enlace Ascendente) GGSN Gateway GPRS Support Node GMSK Gaussian Minimum Shift Keying GPRS General Packet Radio Service GPS Global Positioning System GSM Group Speciale Mobile HARQ Hybrid Automatic Repeat Request HLR Home Location Register HSCSD High Speed Circuit Switched Data HSDPA High Speed Downlink Packet Access HS-DPCCH High Speed Dedicated Physical Control Channel HS-DSCH High Speed Downlink Shared Channel HS-PDSCH High Speed Physical Downlink Shared Channel HS-SCCH High Speed Downlink Shared Control Channel HSUPA High Speed Uplink Packet Access HTTP Hypertext Transfer Protocol IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IMEI International Mobile Equipment Identity IMS IP Multimedia Subsystem IMSI International Mobile Subscriber Identity IMT-2000 Telecomunicaciones Móviles Internacionales 2000 ISDN Integrated Digital Network services ISUP ISDN User Part overview IWF Inter Working Functions JDS Jerarquía Digital Síncrona KPI Key Performance Indicators LA Location Area LAC Location Area Code


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LAI Location Area Identity LAU Location Area Updating LTE Long Term Evolution LTP Predicción a Largo Término MC Mobility Control MIMO Multiple-input Multiple-output MM Mobility Management MOC Mobile Originated Call MOS Mean Opinion Score MS Monitored Set MS Mobile Station MSC Mobile Switching Center MTC Mobile Terminating Call NMTS450 Nordic Mobile Telephone System NMTS450 Nordic Mobile Telephone System 450 NQDI Net Qual Digital Interface NTT Nippon Telegraphand Telephone OFDMA Orthogonal Frecuency Division Multiple Access PAMR Public Access Mobile Radio PCCPCH Primary Common Control Physical Channel PCCH Paging Control CHannel PCPCH Physical Common Packet CHannel PCH Canal de Búsqueda PDH Jerarquía Digital Plesiócrona PDSCH Physical Downlink Shared Channel PICH PIlot CHannel PIN Personal Identification Number PLMN Public Land Mobile Network PN Pseudo Noise PRACH Physical Random Access CHannel PS Packet Switched PS Programador de Paquetes PSE Personal Service Environmment QAM Modulación de Amplitud en Cuadratura QoE Quality Of Experience QoS Quality Of Service QPAEngine QualiPoc Active Engine QPSK Modulación por desplazamiento de Fase en Cuadratura RAB Radio Access Bearer RACH Canal de Acceso Aleatorio RAI Routing Area Identity RAN Red de Acceso de Radio RF Radio Frecuency RNC Radio Network Controller RPE Excitación Regular de Pulsos RRC Radio Resource Control RRC Control de Recursos Radioeléctricos


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RRM Administración de Recursos Radioeléctricos RSCP Received Signal Code Power RSSI Received Signal Strength Indicator SACCH Slow Associated Control CHannel SAE Service Architecture Evolution SAW Stop-And-Wait SCCPCH Secondary Common Control Physical Channel SC-FDMA Single-carrier FDMA SCH Synchronization CHannel SDH Synchronous Digital Hierarchy SDR Software Defined Radios SF Spreading Factor SGSN Serving GPRS Support Node SIM Subscriber Identify Module SIP Session Initiation Protocol SMS Short Message Service SQL Structured Query Language SRNC Serving Radio Network Controller ST Slot Time STTD Space Time Transmit Diversity TACS Total Access communications System TCP Transmission Control Protocol TCH Traffic Channel TCH/F Canal de Tráfico a Velocidad Completa TCH/FS Canal de Tráfico a Velocidad Completa para Voz TCH/H Canal de Tráfico a Velocidad Mitad TCH/HS Canal de Tráfico a Velocidad Mitad para Voz TDD Time Division Duplex TDMA Acceso Múltiple por División de Tiempo TDMA Time Division Multiple Access TFRC Combinación de Recursos y Formato de Transporte TI Transaction Identifier TMSI Temporary Mobile Equipment Identity TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity TRAU Unidad de Adaptación y TRanscodificación TTA Telecommunications Technology Association TTC Telecommunications Technology Committee TTI Intervalo de Tiempo de Transmisión UE User Equipment UIC Unión Internacional de Ferrocarriles UL UpLink UMTS Universal Mobile Telecommunications System USIM Univeral Subscriber Identity Module UTRAN Red de Acceso Radio Terrestre UMTS UU Interfaz Radio VHE Entorno de Hogar Virtual VLR Visitor Location Register


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VPN Red Privada Virtual VSF Variable Spreading Factor WAP Wireless Application Protocol W-CDMA Wideband-Code Division Multiple Access


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1 Introducción En este proyecto se desarrolla una posible metodología para estudiar la cobertura móvil en situaciones indoor, esto es, en condiciones de interior, ya sean edificios residenciales como hospitales, restaurantes, aeropuertos, etc. Según la Orden de 18 de octubre de 1976 sobre prevención y corrección de la contaminación industrial de la atmósfera, un ambiente de interior se define como una “Atmósfera en lugares cerrados, tales como viviendas o edificios, o en recintos industriales”. El ambiente interior tiene características que lo llevan a presentar un comportamiento muy peculiar, ya que la señal se encuentra con muchos y diferentes obstáculos en un rango de distancia bastante reducido, por lo que el interés en el comportamiento y en la predicción de la propagación de las señales en este tipo de entornos ha aumentado en los últimos años. La importancia de estudiar este tipo de entornos es que, según diversos estudios del mercado de la telefonía móvil (Diamond, Cluster, CMT, etc) y análisis de patrones de tráfico de usuarios: “El 70% de las llamadas que se realizan por las empresas, se caracterizan porque el usuario originante se encuentra en un entorno “indoor” (oficina, hogar, centro comercial, etc.). (...)un mínimo del 35% de las llamadas totales desde móvil se originan en la oficina”.1 Cada día más, las operadoras de telefonía móvil estudian el estado de sus redes actuales con el fin de ofrecer un mejor servicio a sus usuarios. El mercado español de la telefonía móvil se ha caracterizado históricamente por la escasa competencia, especialmente en el precio de las llamadas, como se desprende de su historia (fue monopolio hasta 1995) y han afirmado en numerosas ocasiones tanto asociaciones de consumidores (la Asociación de Consumidores de Asturiaso FACUA) el propio órgano regulador, la Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones (CMT), e incluso la Audiencia Nacional, que en alguna de sus decisiones ha calificado el mercado de "oligopolio estrecho".En 2007, la Comisión Nacional de la Competencia abrió un expediente sancionador contra los tres mayores operadores ante acusaciones de presunta concertación de precios.El expediente se resolvió en diciembre de 2008 con la propuesta de multar a Movistar por conducta muy grave, al haber cometido presuntamente una falta contra el artículo 1 de la ley 16/1989 de Defensa de la Competencia, por haber anunciado un cambio de precios con mayor antelación de la necesaria para, presuntamente, facilitar a la competencia el cambio de sus tarifas de igual manera.Tras un recurso por la empresa afectada, Telefónica, la 1 Extraído de: http://movil.bt.es/rpv_BT-Fusion


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CNC (Comisión Nacional de Comunicaciones) resolvió en julio de 2009 que no había quedado "suficientemente acreditada" tal concertación: "no se ha podido demostrar que Telefónica anunciara sus tarifas con una antelación y unos procedimientos anormales". Hoy en día el mercado de las telecomunicaciones presenta un entorno competitivo entre operadoras, por lo que deben realizarse minuciosos estudios de mercado, donde se evalúan costes de implementación, costes de mantenimiento, satisfacción de los usuarios, etc. Cada una de las operadoras debe ser capaz de ofrecer un servicio de calidad a un precio competitivo. Por esto, las operadoras móviles seleccionan las zonas donde realizar estos estudios basándose en diversos criterios, como por ejemplo las incidencias remitidas por los propios usuarios de la red, según el volumen de usuarios, el estatus de los abonados o de la zona. Este último criterio es muy importante, ya que, por ejemplo, en un hotel de cinco estrellas hay un gran número de usuarios, y además éstos quieren un servicio absoluto y óptimo, por lo que a la operadora buscaráofrecer un mejor servicio en este negocio que en una urbanización residencial de clase media-baja. Cuando se define el concepto de servicio absoluto, además de llamadas de voz se incluyen las llamadas de datos. De esta manera, estos criterios deben tenerse presentes en la planificación de las mediciones, ya que lalínea temporal es estricta, debiendo otorgar mayor prioridad a emplazamientos de elevada relevancia. Por último, se aplican ponderaciones atendiendo a estos criterios para representar la información final de manera que los resultados finales o KPI’s (Indicadores Clave de Desempeño) representen el estado real de la red. Además, hay que tener en cuenta en la planificación de las medidas que éstas se realicen en condiciones normales de uso de la red, ya que ésta está dimensionada para un número de usuarios activos medio, y si las mediciones se llevan a cabo cuando no hay usuarios activos, los resultados obtenidos serán mucho mejores de lo real, ya que la red estará sobredimensionada en el momento de la medida. En este capítulo se comenzará revisando, de forma breve, la evolución de la telefonía móvil, presentando las diferentes generaciones y estándares. A continuación se presenta una pequeña introducción a las redes de telefonía móvil, desde la primera generación hasta la futura cuarta generación.

1.1 Primera generación La primera generación de telefonía móvil celular, nació con el propósito de llevar la telefonía a cualquier lugar, para esto de


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estableció el uso de la técnica de acceso FDMA/FDD (Frequency Division Multiple Access / Frequency Division Duplex). Esta técnica de Acceso Múltiple por División de Frecuencia, utilizaba dos frecuencias portadoras diferentes para establecer la comunicación TX (Uplink) y RX (Downlink). En Europa el año 1981, se introduce el sistema NMTS450 (Nordic Mobile Telephone System), el cual comenzó a operar en Dinamarca, Suecia, Noruega y Finlandia, en la banda de frecuencia de los 450MHz, de ahí el número en el acrónimo.A su vez, ese mismo año 1981, en Norteamérica, se implantó el sistema AMPS (Advanced Mobile Phone Service), el cual disponía de 624 canales de voz y 42 canales de señalización ocontrol, en total 666 canales, de 30KHz cada uno. La Gran Bretaña, en el año 1985, desarrollo su propio sistema a partir del sistema AMPS norteamericano, y adoptó el sistema TACS (Total Access communications System), el cual mejoraba el número de canales llegando a los 1000, pero reduciendo el ancho de banda de los 30KHz del sistema norteamericano a los 25KHz, y éste operaba en la banda de los 900MHz. En esta misma década surgen otros sistemas para esta primera generación de telefonía móvil, como el NTT (Nippon Telegraphand Telephone) que fue el estándar japonés, el C-Netz el estándar alemán o el French Radiocom 2000 de Francia entre otros. Todos estos sistemas de primera generación eran sistemas analógicos, y únicamente disponían de un servicio de llamadas de voz. Debido a las diferencias entre todos estos sistemas, la incompatibilidad estaba garantizada, esto implicaba que un terminal de Norteamérica no podía funcionar en otro país, y los proveedores de servicio querían un estándar más global y sobretodo reducir costes. Esto fue lo que impulsó la aparición de la segunda generación.

1.2 Segunda generación En 1982 se constituyó, en el marco de la CEPT (Conférence Européenne des Postes et Télécommunications), el llamado GSM (Group Speciale Mobile) con el mandato de preparar el estándar de un sistema de telefonía móvil público panaeuropeo destinado a un mercado potencial, que se estimaba en unos 10 millones de usuarios en Europa para el año 2000. El desarrollo de la norma se ha realizado de forma evolutiva, con unos hitos o fases que han ido estableciendo partes completas del estándar. La fase 1 concluyó en 1990, con la especificación del servicio de voz. La fase 2, terminada en 1994, incluía ya aplicaciones de datos y, particularmente, el servicio de mensajes cortos SMS


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(Short Message Service). La denominada fase 2+, iniciada en 1995 y que llega a nuestros días, añade facilidades adicionales a la fase 2:

Uso de bandas adicionales: Se han elaborado especificaciones del GSM para las bandas de 1800 Mhz en Europa y 1900 Mhz en Estados Unidos. El rápido crecimiento del GSM hizo necesaria la utilización de la banda 1800 Mhz, así como la ampliación de la de 900 Mhz en su parte inferior.

Mejoras en la codificación de la voz, con la especificación de un códec mejorado de velocidad plena EFR (Enhanced Full Rate) y otro códec adaptable de velocidad variable, AMR (Adaptative Multi Rate), que permite el funcionamiento con diferentes velocidades y niveles de calidad, en función de las características de transmisión y requisitos del operador.

Desarrollo de aplicaciones específicas de datos, con velocidades superiores a la inicialmente prevista de 9600 bit/s. Se han especificado los servicios de HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) con conmutación de circuitos y GPRS (General Packet Radio Service) con conmutación de paquetes que abrió las puertas a un servicio de transmisión de datos móviles.

Extensión de los servicios de red inteligente a los usuarios en itinerancia, mediante la aplicación CAMEL (Customized Applicationsfor Mobile Enhanced Logic).

Tecnología EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution), que incorpora una nueva técnica de modulación de 8 niveles que permite triplicar la velocidad de transmisión, aunque con reducción en la cobertura. Se puede combinar con GPRS para dar lugar a lo que se conoce como EGPRS (Enhanced GPRS). Se puede alcanzar con EGPRS una velocidad de hasta 384 kbit/s.

Sistema GSM-PRO, que ofrece prestaciones propias de las redes PAMR (Public Access Mobile Radio), con posibilidad de realizar llamadas de grupo y de difusión. Como ejemplo puede citarse el sistema GSM-R para comunicaciones de señalización y control del tráfico ferroviario, normalizado por la Unión Internacional de Ferrocarriles (UIC) y que se está aplicando, en Europa, en los trenes de Alta Velocidad.

El GSM ha supuesto un cambio total en la concepción, diseño y explotación de los sistemas de Telefonía Móvil Pública celular por lo que, dentro de su ámbito evolutivo, se le reconoce como un sistema de Segunda Generación.

1.3 Tercera generación 3GPP ha producido hasta el momento tres releases y está trabajando en la cuarta. La Figura 1-1 muestra la evolución temporal y los hitos fundamentales, desde la primera versión de la norma GSM (Fase 1).


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Figura 1-1 Evolución de la estandarización

Las tres primeras releases de 3GPP fueron:

1. La Release 99, que, en su modo FDD, es la base de las redes 3G hoy en servicio ("3", NTT DoCoMo) y que está en fase de despliegue en Europa.

2. La Release 4, que presenta una nueva interfaz radio desarrollada por el socio chino (CCSA: Certification in Control Self-Assessment), el modo TD-SCDMA, el cual es similar al modo TDD de la Release 99 pero con diferente tasa de chip: 1,28 Mchip/s frente a 3,84 Mchip/s. En la red troncal se introduce la separación de los planos de señalización y usuario y el concepto media gateway. Desde el punto de vista de usuario, puede considerarse que esta release introduce cambios menores, ya que un terminal release 4 no gozará de servicios o capacidades muy diferentes a las de otro de la release 99.

3. La Release 5, que introduce IMS (IP Multimedia Subsystem) y HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). IMS permite soportar múltiples flujos multimedia con diferentes QoS (Quality Of Service), y utiliza el dominio de paquetes y el protocolo SIP (Session Initiation Protocol) para el control de sesión. HSDPA introduce en la red de acceso radio un nuevo canal descendente, compartido y de alta velocidad.

W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple Access) es el acrónimo de Acceso Múltiple de Banda Ancha por División de Código, y es el método de acceso empleado en la tercera generación. W-CDMA es la tecnología móvil inalámbrica destinada a sustituir a GSM y su método de acceso TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo). Con ello se pretende aumentar las tasas de transmisión de datos y ofrecer velocidades mucho más altas en dispositivos portátiles, como teléfonos móviles aunque no es exclusivo de ellos, que las obtenidas hasta el momento.


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El sistema UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), es la propuesta europea de tecnología de red de comunicaciones móviles de Tercera Generación que cumpliendo los requisitos técnicos de las IMT-2000 (Telecomunicaciones Móviles Internacionales 2000), se diseñó, con vocación mundial, para un escenario de la Sociedad de Información en el que destacan los servicios de comunicaciones personales entre seres humanos, con independencia de su ubicación geográfica, terminal utilizado y medio de transmisión (terrenal o por satélite). A continuación se representa las claves que han marcado el desarrollo de la tecnología móvil.

Figura 1-2. Evolución tecnológica

UMTS pretende explotar la potencialidad de los conceptos genéricos: Anywhere, Anytime, Anykind, combinando la personalización, la movilidad y las aplicaciones multimedia. La Universalidad, que da nombre a la tecnología UMTS, es un concepto clave en el desarrollo de los servicios 3G en este sistema; que se apoya en dos premisas básicas:

Posibilidad de que cualquier Entidad u Organización pueda desarrollar Aplicaciones y Servicios.

El usuario deberá tener la misma percepción de los servicios recibidos con independencia del terminal que utilice y del lugar donde se encuentre.

Para conseguir alcanzar los objetivos de calidad y capacidad pretendidos en UMTS se adoptó para el acceso radio la tecnología CDMA de banda ancha: WCDMA, lo que supuso un enfoque revolucionario. Como esta técnica es incompatible con la radio GSM, los operadores deben desplegar una nueva red de estaciones base.


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Ello supone una notable inversión económica, por lo que para el núcleo de red, en la primera fase del estándar UMTS, se previno un desarrollo evolutivo basado en una mejora del núcleo de la red GSM/GPRS (2,5G). En versiones posteriores de la norma se especifica la evolución hacia una red de paquetes “todo IP” (All IP), tanto en el núcleo de red como en el acceso radio. UMTS ha sido fruto de una importante actividad de investigación por parte de Empresas, Universidades y Operadores con programas europeos y proyectos propios y en colaboración con Japón. Las fuerzas impulsoras de UMTS han sido, por un lado el éxito del GSM y por otro, el desarrollo de Internet. Algunos de los objetivos de UMTS son:

Equipos de usuarios pequeños y económicos Servicio todo el tiempo Servicio en cualquier lugar (ambientes de espacios cerrados) Interoperabilidad con un sistema satelital Capacidad en los sitios con alta demanda Roaming global Calidad de voz como si existiera una conexión física Velocidad alta de transmisión de datos Múltiples servicios multimedia

Los servicios UMTS se basan en capacidades comunes en todos los entornos de usuarios y radioeléctricos de UMTS. Al hacer uso de la capacidad de roaming desde su red hacia la de otros operadores UMTS, un abonado particular experimentará así un conjunto consistente de sensaciones como si estuviera en su propia red local (Entorno de Hogar Virtual o VHE). Asimismo, VHE permitirá a las terminales gestionar funcionalidades con la red visitada, posiblemente mediante una descarga de software, y se proveerán servicios del tipo como en casa con absoluta seguridad y transparencia a través de una mezcla de accesos y redes principales. Al salirse UMTS del marco estrictamente europeo, para la especificación de la norma se constituyó la entidad 3GPP (3rd Generation Proyect Partnership), que comprende los organismos de estandarización: ETSI; ARIB (Association of Radio Industries) y TTC (Telecommunications Technology Committee) de Japón; T1 de Estados Unidos; TTA (Telecommunications Technology Association) de Corea y CCSA (Certification in Control Self-Assessment). En 1996 se creó el UMTS Forum con el objetivo fundamental de fomentar y facilitar la implantación de los sistemas 3G (3rd Generation). El foro elabora también informes orientados hacia


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aspectos del mercado de 3G. Pueden encontrarse detalles de su estructura, funcionamiento e informes elaborados en su página web: www.umts-forum.org. Como se ha comentado anteriormente, el despliegue de la red UMTS conlleva un fuerte coste económico, por lo que los operadores móviles optimizan su red continuamente, no sólo de UMTS, sino también de GSM para cubrir aquellas zonas donde UMTS no alcance. Para ello, se llevan a cabo proyectos tan ambiciosos como éste, en el que se analiza el estado de la red, ya sea en accesibilidad como en mantenibilidad. Con los resultados de este proyecto se tomarán decisiones sobre nuevas configuraciones de red y, si fuese necesario y la mejora lo justificase, nuevos despliegues técnicos.

1.4 Evolución de UMTS Una vez instalado y aceptado el sistema UMTS por los usuarios, la evolución de UMTS llega a la generación 3.5, HSDPA: High Speed Downlink Packet Access) y HSUPA: High-Speed Uplink Packet Access). Se muestra la velocidad de cada una de las tecnologías:

Uplink Peak Data Rate (Typical Deployment)

Downlink Peak Data Rate (Typical Deployment)

GSM 9.6 kbps 9.6 kbps GPRS 20 kbps 40 kbps EDGE 60 kbps 120 kbps WCDMA Release 99

64 kbps 384 kbps

HSDPA Release 5

384 kbps 10 Mbps

HSUPA Release 6

1.4 Mbps (early deployment)

10 Mbps

Tabla 1-1. Velocidad de transmisión de diferentes tecnologías

1.4.1 HSDPA

Esta evolución de UMTS es considerada el paso previo antes de saltar a la cuarta generación (4G), la que teóricamente unificará todas las redes, y recibe el nombre de generación 3.5 (3.5G). La tecnología HSDPA no es un nuevo sistema como lo es UMTS, sino que se considera como una primera evolución de UMTS. Ésta optimiza la tecnología espectral de UMTS/WCDMA, la cual está incluida en las especificaciones que el grupo 3GPP estableció en su release 5 consistiendo éstas en la incorporación de un nuevo canal compartido


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en el enlace descendente (downlink), el cual incrementa la máxima capacidad de transferencia de datos hasta alcanzar cotas de 14Mbps, soportando tasas de rendimiento promedio cercanas a 1Mbps. La compatibilidad en sentido inverso con WCDMA está garantizada y cualquier servicio y/o aplicación funcionará para HSDPA. Además la mayoría de proveedores actuales de UMTS ya dan soporte para esta tecnología. La prestación de servicios de banda ancha llega a su máximo potencial con HSDPA a través de las redes WCDMA, aumentando la capacidad de recepción de datos con un mayor rendimiento. Tal y como UMTS mejoraba la eficiencia espectral comparada con la segunda generación, pasa de forma idéntica con HSDPA con respecto a WCDMA, además de permitir que la red sea utilizada por un mayor número de usuarios. Debido a estos aumentos, se posibilita el acceso a nuevos tipos de aplicaciones, como videollamada y juegos online entre múltiples jugadores, al acortar la latencia de la red (menos de 100ms) mejorando los tiempos de respuesta. Lo que permite alcanzar estas mejores tasas de velocidad es la inclusión de una modulación de mayor grado 16-QAM (Modulación de Amplitud en Cuadratura), redundancia incremental y codificación variable de errores.

1.4.2 HSUPA

La HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) es la llamada generación 3.75. Es el siguiente paso, y la optimización, del HSDPA. Si con el HSDPA se conseguían elevadas tasas de bajada, con el HSUPA lo que se quiere conseguir es una tasa elevada de subida. Las tasas de subida que se han conseguido son de hasta 5.76Mbps. La función del HSUPA es igual de fundamental que la del HSDPA, ya que es casi tan importante la subida como la bajada en Internet. Con el HSUPA se consigue poder enviar un correo electrónico con un archivo adjunto, juegos en tiempo real contra otro usuario y establecer ratios simétricos de datos con otros usuarios.

1.5 Cuarta generación La futura cuarta generación no tiene ninguna definición a día de hoy pero sí se pueden intuir algunas características gracias a las pruebas que se han estado realizando y a las bases que se están estableciendo. Esta cuarta generación está basada totalmente sobre IP y está previsto que se alcancen velocidades de 100Mbps en movimiento y 1 Gbps en movilidades bajas. En Japón la empresa NTT DoCoMo


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experimentó con la cuarta generación alcanzando los 100Mbps a 200Km/h. Se espera que en Japón la 4G surja comercialmente en el 2010 y en el resto del mundo se implante sobre el año 2020. Pese a las pruebas en Japón y a las nuevas tecnologías el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) aún no se ha pronunciado sobre el 4G. Como características principales se tienen:

1. Para el acceso radio abandona el acceso tipo CDMA característico de UMTS.

2. Uso de SDR (Software Defined Radios) para optimizar el acceso radio.

3. La red completa prevista es todo-IP. 4. Las tasas de pico máximas previstas son de 100Mbps en

enlace descendente y 50Mbps en enlace ascendente (con espectros en ambos sentidos de 20 Mhz).

El concepto de 4G englobado dentro de ‘Beyond 3-G’ incluye técnicas de avanzado rendimiento radio como MIMO y OFDM. Dos de los términos que definen la evolución de 3G, siguiendo la estandarización del 3GPP, serán LTE (Long Term Evolution) para el acceso radio, y SAE (Service Architecture Evolution) para la parte núcleo de la red. Como características principales tenemos:

1.5.1 HSPA+

Actualmente las operadoras están implantando la tecnología HSPA+ en España. Esta tecnología permite alcanzar los 56Mbps en el enlace downlink y los 22 Mbps en el uplink con tecnologías MIMO usando modulaciones más altas como la 64QAM. Estas velocidades son las teóricas, por lo que la velocidad real que disfrutaría un usuario sería algo inferior. La siguiente evolución es un uso de portadora múltiple para llegar a alcanzar los 1 68Mbps.

1.5.2 LTE

Además de la tecnología HSPA+, se habla de otra evolución a nivel de enlace radio, como es la LTE. LTE (Long Term Evolution) es un nuevo estándar de la norma 3GPP. Definida para unos como una evolución de la norma 3GPP UMTS (3G) para otros un nuevo concepto de arquitectura evolutiva (4G). De hecho LTE será la clave para el despegue del internet móvil, servicios como la transmisión de datos a más de 300 metros y videos de alta


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definición, gracias a la tecnología OFDMA serán de uso corriente en la fase madura del sistema. La novedad de LTE es la interfaz radioeléctrica basada en OFDMA para el enlace descendente (DL) y SC-FDMA para el enlace ascendente (UL). La modulación elegida por el estándar 3GPP hace que las diferentes tecnologías de antenas (MIMO) tengan una mayor facilidad de implementación, esto favorece según el medio de hasta cuadruplicar la eficacia de transmisión de datos. Las mejoras a investigar son, por ejemplo, el aumento de la eficiencia, la reducción los costes, la ampliación y mejora de los servicios ya prestados y una mayor integración con los ya protocolos existentes.

2 Medidas de calidad y cobertura en redes de telefonía móvil de 2ª y 3ª generación

2.1 Introducción La "calidad de servicio" (QoS) es definida por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) como el efecto global de la calidad de funcionamiento de un servicio que determina el grado de satisfacción de un usuario de dicho servicio. El usuario estará satisfecho cuando su percepción de servicio supere, (o al menos iguales) sus expectativas sobre el servicio. El objetivo de los operadores debe de centrarse, pues, en reducir los desajustes entre expectativas y percepción de usuario. Hay muchos factores que impactan el grado de satisfacción del usuario final, relacionados con la calidad de servicio (QoS) ofrecida para los diferentes tipos de servicios. Se pueden clasificar esos factores en 2 grandes grupos:

Factores de índole técnica Factores de índole no técnica


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Figura 2-1. Relación entre satisfacción del cliente, QoS y Performance de la Red.

Fuente: ITU-T E800 and ETSI TS 102 250-1

Los factores no técnicos están relacionados con aspectos como el peso de marca, las tarifas e incentivos ofrecidos por parte de los operadores, la calidad del servicio de atención al cliente (gestión de la contratación, mantenimiento, conexión, facturación, etc.), la publicidad, etc. Estas áreas no son, en principio, objeto de un servicio de Benchmarking centrado en aspectos técnicos, aunque, en caso de disponer datos relevantes, podrían utilizarse a la hora de ponderar las conclusiones extraídas como parte del estudio. Desde el punto de vista de la metodología, los factores de índole técnica deben de focalizarse en aquellos aspectos técnicos relativos a la calidad de servicio “extremo a extremo” con impacto directo en el grado de satisfacción de cliente. Adicionalmente, de este tipo de estudio se puede extraer mucha información técnica que puede ser utilizada a la hora de maximizar el rendimiento de la red. Tomando como punto de referencia las recomendaciones de ITU-T E.800 y ETSI TS 102 250-1, la metodología utilizada para la realización de servicios de Benchmarking / Auditorias de Calidad de Red sigue esta aproximación, basada en la evaluación de 2 conjuntos de Indicadores de Red (KPIs):

KPIs principales Aquellos factores con impacto directo en la calidad percibida por el cliente.

KPIs adicionales Utilizados para la evaluación y optimización del performance de la red.

Medida de percepción por perfil de usuario

Pueden definirse dos perfiles de usuarios diferenciados para todos los operadores:


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Usuarios “residenciales”, que englobarían todas las SIM de uso personal (pagadas directamente por usuarios particulares) y que presentan unos patrones de uso muy característicos, (en general muy correlados con el coste por minuto de cada franja horaria).

Usuarios “empresas”, cuyo patrones de uso (e.g. número y duración de llamadas) difieren por completo de los residenciales debido a la menor repercusión de los costes en el individuo.

Según informa la CMT, en España dichos perfiles se reparten aproximadamente al 50% para todos los operadores. Además de los patrones de utilización de los diferentes servicios, las expectativas en relación a la calidad de Servicio para cada tipo de usuario son diferentes. Por este motivo, tendría sentido una definición de la metodología y de los KPIs adaptada a la experiencia de usuario de estos dos tipos de perfiles.

Medida de percepción por tipo de servicio: Voz Vs. Datos

Es relevante realizar una distinción relativa al tipo de servicio:

Para el servicio de voz, una medida del performance de la red desde el punto de vista técnico (a través de indicadores) basada en una definición apropiada de la metodología de medidas, es una aproximación muy válida para establecer la percepción real de usuario, dado que las infraestructuras de red se concibieron, inicialmente, como soporte de este servicio concreto.

Para el caso de datos, la red se convierte en un mero soporte de una infinidad de servicios de naturaleza muy diversa, con lo cual la percepción de usuario está muy correlada con el tipo de servicio soportado, al margen que determinados indicadores puramente técnicos puedan tener un impacto decisivo en la calidad percibida por el usuario (por ejemplo, la latencia en el caso de servicios en tiempo real – voz sobre IP – o la máxima velocidad de descarga - FTP , por lo que; resulta fundamental en este caso una adecuada identificación de servicios a medir en función de los perfiles de usuario y entornos de medida. También resulta imprescindible considerar que aspectos externos a la red pueden influenciar la experiencia de usuario (ancho de banda máximo por usuario de los servidores ftp, número de usuarios instantáneos que acceden a determinado servicio, latencia de servidores web, etc.)


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Medida de percepción por entorno

Es igualmente relevante señalar la necesidad de identificar los principales entornos donde los distintos perfiles de usuario hacen uso de los distintos tipos de servicios y definir la metodología de medidas de forma adecuada para reproducir de la mejor manera posible la calidad de experiencia percibida. En función del tipo de entorno (carreteras, trenes, aeropuertos, recintos de ocio, centros de trabajo, etc.), la valoración de los usuarios puede obedecer a indicadores distintos. Esta información se podría ponderar a través de la definición de un indicador Global (GI) por entorno identificado, de forma que se asignase un mayor peso relativo al indicador(es) que los usuarios considerasen más importantes. Para esto resulta fundamental la información de clientes de la que disponga el operador.

Calidad de Experiencia (QoE) y Benchmarking

Mejorar la calidad experimentada (QoE) por los usuarios con los servicios de voz constituye un factor fundamental a la hora de minimizar la rotación y mejorar la satisfacción global del cliente. El primer paso para mejorar es medir, de la forma más fielmente posible, la calidad experimentada por los usuarios finales con los diferentes servicios ofrecidos por el operador (voz y datos). Si además las medidas se realizan con un enfoque de Benchmarking, los resultados del estudio arrojan una valiosa información:

Por un lado, permite posicionar la satisfacción de los clientes propios con la experimentada por clientes de la competencia, aportando una valiosa información para la ejecutiva del operador

Además, permite hacer un análisis comparativo y competitivo que permite evaluar las fortalezas y debilidades del operador en relación a su competencia; esto ofrece también a la dirección una información sumamente importante para afrontar la toma de decisión encaminada a disminuir el “churn” focalizando las inversiones y los recursos de forma inteligente para mejorar (o disminuir, según sea el caso) el “gap” de satisfacción de los clientes propios en relación con los de la competencia.

Por último, se pueden abordar un análisis técnico más profundo con el objeto de sacar el máximo rendimiento a las medidas realizadas en entornos muy diferentes y con un alcance geográfico nacional proporcionando una información que puede resultar muy valiosa a los departamentos técnicos correspondientes con el objeto de optimizar el rendimiento de la red.


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En este proyecto se pretende enfocar el servicio de Benchmarking con garantía de independencia en el método, procedimientos, herramientas y tipo de análisis, por lo que las conclusiones del análisis provisto como parte del servicio tienen el valor de Auditoría de Red. El equipo de medida que se usa son unos terminales móviles comerciales con un software específico gracias al cual se puede obtener una serie de parámetros que se usan para el análisis de las medidas (Se profundizará en el equipo de medidas en el apartado 3. Equipo y técnica de medida). Estos parámetros a analizar son diferentes según si se analiza cobertura, voz o datos. Se muestra cada uno de ellos:

2.2 Parámetros para voz GSM Para comprender los parámetros que se analizan en voz GSM, se deben aclarar varios conceptos de GSM. Se comenzará con la arquitectura de red GSM, definiendo cada uno de los sistemas que la componen, seguido de una descripción de los diferentes canales de los que se hace uso en esta tecnología, y a continuación se detallará el proceso de una llamada, así como los mensajes que intercambian estación base y terminal de usuario. Para terminar, se presentarán los parámetros de los que se hace uso en este proyecto para presentar resultados al cliente.

2.2.1 Arquitectura de red GSM

Una red GSM está formada por varios elementos: la estación móvil (MS), el modulo de identidad (SIM), la estación base transceptora (BTS), la estación base controladora (BCS), la unidad de adaptación y transcodificación (TRAU), el centro de intercambio de servicios móviles (MSC), el registro de localización local (HLR), el registro de localización visitante (VLR) y el registro de identidad de equipos (EIR).

Juntos, forman una red móvil pública (PLMN). La Figura 2-2 recrea una visión global de los subsistemas GSM.


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Figura 2-2. Arquitectura de una red móvil pública (PLMN)

Los siguientes elementos forman la estructura de la red GSM:

Elemento de la red Icono

Estación móvil

Modulo de identidad

Estación base transceptora

Estación base controladora

Transcoding Rate and Adaptation Unit

Estación de conmutación móvil

Home location register

Visitor location register

Equipment identity register

Tabla 2-1. Elementos de red


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2.2.1.1 Estación Móvil

Un terminal GSM es incluso para los a expertos, una maravilla técnica, considerando los rangos en los cuales los precios han bajado, la complejidad de los dispositivos y el elevado número de diferentes terminales disponibles. Toda la funcionalidad conocida desde las BTS transmisoras/receptoras, la modulación/demodulación Gaussian minimun shift keying (GMSK) utilizada hasta la codificación/descodificación de los canales, también necesita ser implementado en una MS.

Otras funciones específicas de una MS han de ser mencionadas, como el tono dual Multifrecuencia (DTMF) y el aspecto más importante, el reconocido uso de la batería.

Desde la perspectiva del protocolo, la MS no es solo un compañero de la BTS. Se comunica directamente con la MSC y el VLR, vía control de movilidad (MC) y control de llamadas (CC). Además, la MS tiene que ser capaz de proveer una conexión transparente para conexiones de datos y fax a otros dispositivos externos.

2.2.1.2 Módulo de identidad (SIM)

En redes GSM, los algoritmos A3 y A8 se implementan en el Subscriber Identity Module o módulo de identidad.

La información del operador, llamado IMSI (Identidad de Suscriptor Móvil Internacional), se almacena en la tarjeta SIM.

La tarjeta SIM también se puede utilizar para almacenar información definida por el usuario como entradas de la agenda. Una de las ventajas de la arquitectura de GSM es que las SIMs se pueden mover de una estación móvil a otra. Esto hace que la mejora de teléfono móvil sea muy sencilla para el usuario.

2.2.1.3 Estación base transceptora

La BTS proporciona una conexión física entre MS y la red por el canal radio. Por otro lado, la BTS está conectada a la BSC vía radio o cable.

Los fabricantes de equipos BTS han sido capaces de reducir su tamaño sustancialmente. El tamaño típico en 1991 era parecido al de una armadura, actualmente tiene el tamaño de un buzón. La estructura básica de las BTS, a pesar de todo, no ha cambiado. La recomendación GSM permite que una BTS tenga hasta 16 transmisores. En la realidad, la mayoría de las BTS tienen entre uno a cuatro transmisores.


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2.2.1.4 Estación base controladora

Las BTSs de un área de tamaño medio están conectadas a la BSC a través de una interfaz llamada Abis-interface. La BSC cuida de todas las funciones centrales y del control del subsistema, conjunto llamado subsistema estación base (BSS). La BSS contiene al BCS en sí y las BTSs conectadas.

La BSC forma el centro de la BSS y puede, dependiendo del fabricante, ser conectada a varias BTSs a través del interfaz – Abis. La BSC es, desde un punto de vista técnico, un pequeño intercambiador digital con varias extensiones móviles específicas. La BSC fue creada con la intención de quitar mucha de la carga radio de las MSC y su arquitectura y tareas son fruto de este objetivo final.

2.2.1.5 Transcoding Rate and Adaptation Unit

Una de las funciones más interesantes de GSM la desarrolla la TRAU, que está localizada habitualmente entre la BSC y la MSC para las conexiones de voz. La tarea de la TRAU es comprimir o descomprimir la voz entre la MS y la MSC a través de la excitación regular de pulsos – predicción a largo término (RPE – LTP). Es capaz de comprimir la voz desde 64 Kbps hasta 16 Kbps, en el caso de un canal fullrate (el flujo de datos neto es de 13 Kbps) y de 8 Kbps en el caso de un canal halfrate (el flujo de datos netos de un canal halfrate es de 6.5 Kbps).

2.2.1.6 Mobile Services Switching Center

Desde una perspectiva técnica, la MSC es simplemente una red ISDN (Integrated Digital Network Services) ordinaria con algunas modificaciones específicamente creadas para soportar aplicaciones móviles, esto permite a los operadores de sistemas GSM puedan ofrecer que sus terminales se conecten con redes de telefonía fija. Las modificaciones de intercambios requeridos para la previsión de servicios móviles afectan, en particular, al trabajo de canales usados hacia la BSS, de la cual la MSC es responsable, y la funcionalidad de altura y controlar los handover. Esto define dos de las tareas principales de la MSC. Se tienen que añadir funciones inter-red (IWF), las cuales son necesarias para las conexiones de voz y datos hacia redes externas. La IWF es responsable de la conversión de protocolo entre la CC y la parte usuaria de la ISDN (ISUP), tal y como para la adaptación de servicios de datos.


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2.2.1.7 Home Location Register

Cada PLMN requiere el acceso de al menos una HLR como centro de almacenamiento de datos. La HLR puede ser considerada como una gran base de datos con tiempos de acceso que tienen que ser tan cortos como sea posible. Cuando más rápida sea la respuesta desde la base de datos, más rápida será la conexión de la llamada. Esta base de datos ha de ser capaz de manejar datos de literalmente cientos y miles de usuarios.

Con la HLR los parámetros específicos de los usuarios son mantenidos, como el parámetro Ki que es parte del mantenimiento de la seguridad. Este parámetro nunca es transmitido en ningún canal y es conocido solo por la HLR y la SIM. Cada operador es asignado a un HLR específico, el cual actúa como un punto de referencia fija y donde la información de la localización actual del usuario es guardada. Para reducir la carga en el HLR, el VLR fue introducido para ayudar a mantener muchas de las peticiones de los operadores (Ej. Localización y aprobación de aplicaciones).

Debido a la función central del HLR y la sensibilidad de guardar datos, es esencial que cada esfuerzo sea tomado para prevenir obstáculos al HLR o la pérdida de datos del operador.

2.2.1.8 Visitor Location Register

El VLR fue diseñado para que el HLR no estuviese sobrecargado con las peticiones de datos de los operadores. Como el HLR, el VLR contiene datos de los operadores, pero solo parte de los datos del HLR y solo mientras un operador específico pasa por el área de la cual el VLR es responsable. La área geográfica del VLR consiste en la área total cubierta por aquellas BTSs que tienen relación a la MSC la cual el VLR proporciona los servicios.

El VLR, como el HLR, es un registro de datos, pero su función difiere del HLR. Mientras el HLR es responsable de muchas funciones estáticas, el VLR proporciona el manejo de datos del operador. Considerar por ejemplo, el roaming del operador. Mientras el terminal se mueve desde una localización hasta otra, datos son pasados entre el VLR de la localización que el terminal abandona hasta la VLR de la localización donde entra. En este caso, la antigua VLR pasa los datos específicos a la nueva VLR. Hay veces donde la nueva VLR tiene que solicitar a la HLR del operador para datos específicos. Una cuestión surge: Asume la HLR de GSM toda la responsabilidad del manejo de aquellos terminales que actualmente se encuentran en un área geográfica determinada? La respuesta es no. Aun cuando el terminal se encuentra en un área determinada, el VLR de esta área se encarga de los datos dinámicos. Esto demuestra otra diferencia entre el HLR y el VLR. El VLR es asignado a una zona geográfica limitado, mientras


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el HLR maneja tareas que son independientes de la localización del terminal. El termino área HLR no tiene significado en GSM, a menos que te refieras a toda la PLMN. Típicamente, pero no necesariamente, una VLR es unida con una única MSC. El estándar GSM permite, la asociación de un VLR con varias MSCs. Las intenciones iniciales fueron las de especificar la MSC y el VLR como elementos de red independientes. Aunque, cuando el primer sistema GSM fue puesto en servicio en 1991, varias deficiencias en el protocolo entre la MSC y el VLR forzaron a los fabricantes a implementar soluciones. Esta es la razón por la que el interfaz entre la MSC y la VLR, el interfaz-B, no es mencionada en las especificaciones de la fase 2 de GSM. La recomendación GSM 09.02 ahora proporciona no solo la guía básica, sino también como utilizar correctamente el interfaz.

2.2.1.9 Equipment Identity Register

El robo de teléfonos móviles parece muy atractivo, ya que las identidades de los suscriptores y del terminal físico van por separado. Equipos robados pueden ser simplemente utilizados cambiando la tarjeta SIM. Borrando el paso a un operador no borra el terminal físico. Para prever este hecho, cada terminal GSM tiene un número único de identificación, el número internacional de equipo móvil (IMEI). Recae en la responsabilidad del operador de red el equipar a cada PLMN con una base de datos adicional con los terminales sustraídos, EIR.

2.2.2 Canales GSM

GSM utiliza dos bandas de 25 MHz para transmitir y para recibir (FDD). La banda de 890-915 MHz se usa para las transmisiones desde la MS hasta el BTS ("uplink") y la banda de 935-960 MHz se usa para las transmisiones entre el BTS y la MS ("downlink"). Existe una versión de GSM que opera en la banda de 1800 MHz (GSM 1800). Ambos sistemas mantienen la misma estructura en cuanto a canalización, señalización, estructura de trama TDMA, la única diferencia reside que el sistema GSM 1800 tiene 75 MHz de banda asignada en lugar de los 25 MHz del sistema GSM convencional, es decir se dispone de 374 radiocanales en lugar de los 124 del sistema GSM convencional, permitiendo la existencia de un número mayor de operadores. La banda es 1710MHz a 1785 MHz para el enlace ascendente y 1805 MHz a 1880MHz para el descendente. Dispone de 374 canales adicionales numerado (ARFCN) desde 512 al 885. Como este sistema opera al doble de la frecuencia original de GSM se facilita la generación de terminales duales.


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Además, el EGM o GSM modo extendido tiene las bandas 880-915 MHz para el enlace ascendente y 925-960MHz para el descendente. Como se tienen 10+10 MHz de banda adicionales se tienen 50 nuevos canales numerados de 974 a 1023. Puesto que el canal numerado 974 es el que ahora está situado en el extremo inferior de la banda, ahora se utiliza como canal de guarda, convirtiéndose el canal 0 (antes canal de guarda) en un canal de uso convencional. El interfaz de radio de GSM se ha implementado en diferentes bandas de frecuencia por asuntos legales de disponibilidad de frecuencias no asignadas.

Banda Nombre Canales Uplink (Mhz)

Downlink (Mhz) Notas

GSM 850 GSM 850 128 - 251 824,0 - 849,0

869,0 - 894

Usada en EE.UU., Sudamérica y Asia.

GSM 900

P-GSM 900 1 - 124 890,0 - 915,0

935,0 - 960,0

La banda con que nació GSM en Europa y la más extendida

E-GSM 900 975 - 1023 880,0 - 890,0

925,0 - 935,0

E-GSM, extensión de GSM 900

R-GSM 900 n/a 876,0 - 880,0

921,0 - 925,0

GSM ferroviario (GSM-R).

GSM1800 GSM 1800 512 - 885 1710,0 - 1785,0

1805,0 - 1880,0

GSM1900 GSM 1900 512 - 810 1850,0 - 1910,0

1930,0 - 1990,0

Usada en Norteamérica, incompatible

con GSM-1800 por solapamiento de

bandas. Tabla 2-2. Distribución de Canales para la tecnología GSM2

En España, los operadores tienen asignadas las siguientes bandas de frecuencias:

Movistar: 900 y 1800 MHz, UMTS Vodafone: 900 y 1800 MHz , UMTS Orange: 1800 MHz

Y los canales asignados para cada una de las operadoras en España para GSM son:

Operador Canales Orange 762-885 975-1004 Movistar 1-63 512-635 1005-1023 Vodafone 65-124 637-760

Tabla 2-3. Canales asignados a cada operador en GSM3

2 Esta tabla se encuentra en www.mityc.es 3 Regulado por la CMT (Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones)


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GSM usa FDD y una combinación de TDMA y FHMA para proporcionar a las estaciones base y a los usuarios un acceso múltiple. Las bandas de frecuencias superiores e inferiores se dividen en canales de 200KHz llamados ARFCN ("Absolute Radio Frequency Channel Number" ó Números de Canales de Radio Frecuencia Absolutos). El ARFCN denota un par de canales "uplink" y "downlink" separados por 45 MHz y cada canal es compartido en el tiempo por hasta 8 usuarios usando TDMA. Cada uno de los 8 usuarios usa el mismo ARFCN y ocupa un único slot de tiempo (ST) por trama. Las transmisiones de radio se hacen a una velocidad de 270.833 kbps usando modulación digital binaria GMSK ("Gaussian Minimum Shift Keying") con BT=0.3. El BT es el producto del ancho de banda del filtro por el periodo de bit de transmisión. Por lo tanto la duración de un bit es de 3.692 ms, y la velocidad efectiva de transmisión de cada usuario es de 33.854 kbps (270.833 kbps / 8 usuarios). Con el estándar GSM, los datos se envían actualmente a una velocidad máxima de 24.7 kbps. Cada TS tiene un tamaño equivalente en un canal de radio de 156.25 bits, y una duración de 576.92 µs, tal y como se muestra en la Figura 2-3 y una trama TDMA simple en GSM dura 4.615 ms. El número de total de canales disponibles dentro de los 25 MHz de banda es de 125 (asumiendo que no hay ninguna banda de guarda). Dado que cada canal de radio está formado por 8 slots de tiempo, hacen un total de 1000 canales de tráfico en GSM.

Figura 2-3. Una trama de voz y la escritura multitrama


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En implementaciones prácticas, se proporciona una banda de guarda de la parte más alta y más baja de espectro de GSM, y se dispone tan solo de 124 canales. La combinación de un número de ST y un ARFCN constituyen un canal físico tanto para el "uplink" como para el "downlink". Cada canal físico en un sistema GSM se puede proyectar en diferentes canales lógicos en diferentes tiempos. Es decir, cada slot de tiempo específico o trama debe estar dedicado a manipular el tráfico de datos (voz, facsímil o teletexto), o a señalizar datos (desde el MSC, la estación base o la MS). Las especificaciones GSM definen una gran variedad de canales lógicos que pueden ser usados para enlazar la capa física con la capa de datos dentro de las capas de la red GSM. Estos canales lógicos transmiten eficientemente los datos de usuario, además de proporcionar el control de la red en cada ARFCN. GSM proporciona asignaciones explícitas de los slots de tiempo de las tramas para los diferentes canales lógicos. Los canales lógicos se pueden separar en dos categorías principalmente:

Canales de Tráfico (TCH): llevan voz codificada digitalmente o datos y tienen funciones idénticas y formatos tanto para el "downlink" como para el "uplink".

Canales de Control: llevan comandos de señalización y control entre la estación base y la estación móvil. Se definen ciertos tipos de canales de control exclusivos para el uplink o para el downlink.

Hay seis clases diferentes de TCHs y un número aún mayor de canales de control. Los canales de tráfico en GSM pueden ser de velocidad completa ("full-rate") o de velocidad mitad ("half-rate"), y pueden llevar voz digitalizada o datos de usuario. Cuando se transmite a velocidad completa los datos están contenidos en un ST por trama; mientras que cuando se transmite a velocidad mitad, los datos de usuario se transportan en el mismo slot de tiempo pero se envían en tramas alternativas. En GSM, los datos TCH no se pueden enviar en el TS 0 ("time slot 0") sobre ciertos ARFCNs ya que este TS está reservado para los canales de control en la mayoría de las tramas. Además, cada trece tramas TCH se envía un canal de control asociado lento (SACCH) o tramas "idle". A cada grupo de 26 tramas consecutivas TDMA se le llama multitrama.


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De cada 26 tramas, la decimotercera y la vigesimosexta se corresponden con datos SACCH, o tramas "idle". La 26ª trama contiene bits idle para el caso cuando se usan TCHs a velocidad completa, y contiene datos SACCH cuando se usa TCHs a velocidad mitad. Los TCHs se usan para llevar voz codificada o datos de usuario. Se definen en GSM dos formas generales de canales de tráfico:

Canal de Tráfico a Velocidad completa (TCH/F). Transporta información a una velocidad de 22.8 kbps.

Canal de Tráfico a Velocidad Mitad (TCH/H). Transporta información a una velocidad de 11.4 kbps.

Para transportar voz codificada se van a utilizar dos tipos de canales:

Canal de tráfico a velocidad completa para voz (TCH/FS). Lleva voz digitalizada a 13 kbps. Después de la codificación del canal la velocidad es de 22.8 kbps.

Canal de tráfico a velocidad mitad para voz (TCH/HS). Ha sido diseñado para llevar voz digitalizada que ha sido muestreada a la mitad que la de un canal a velocidad completa. En este aspecto GSM se ha anticipado a la disponibilidad de codificadores normalizados de voz a velocidades de unos 6.5 kbps. Después de la codificación del canal, la velocidad es de 11.4 kbps.

Para llevar datos de usuario se definen los siguientes tipos de canales de tráfico:

Canal de Tráfico a velocidad completa para datos a 9.6 kbps (TCH/F9.6). Lleva datos de usuario enviados a 9600 bps. Con la codificación de corrección de errores aplicada según el estándar GSM, los datos se envían a 22.8 bps.

Canal de Tráfico a velocidad completa para datos a 4.8 kbps (TCH/F4.8). Lleva datos de usuario enviados a 4800 bps. Con la codificación de corrección de errores aplicada según el estándar GSM, los datos se envían a 22.8 bps.

Canal de Tráfico a velocidad completa para datos a 2.4

kbps (TCH/F2.4). Lleva datos de usuario enviados a 2400 bps. Con la codificación de corrección de errores aplicada según el estándar GSM, los datos se envían a 22.8 bps.


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Canal de Tráfico a velocidad mitad para datos a 4.8 kbps (TCH/H4.8). Lleva datos de usuario enviados a 4800 bps. Con la codificación de corrección de errores aplicada según el estándar GSM, los datos se envían a 11.4 bps.

Canal de Tráfico a velocidad mitad para datos a 2.4 kbps

(TCH/H2.4). Lleva datos de usuario enviados a 2400 bps. Con la codificación de corrección de errores aplicada según el estándar GSM, los datos se envían a 11.4 bps.

Se definen tres categorías de canales de control:

Difusión ("broadcast" ó BCH) Comunes (CCCH) Dedicados (DCCH)

Cada canal de control consiste en varios canales lógicos distribuidos en el tiempo para proporcionar las funciones de control necesarias en GSM. Los canales de control downlink BCH y CCCH se implementan sólo en ciertos canales ARFCN y se localizan en slots de tiempo de una forma específica. Concretamente, estos canales se localizan solo en el TS 0 (como se introdujo anteriormente este slot de tiempo está reservado para este canal) y se emiten sólo durante ciertas tramas dentro de una secuencia repetitiva de 51 tramas (definida multitrama de control del canal) sobre aquellos ARFCNs que se diseñan como canales "broadcast". Desde TS1 hasta TS7 se llevan canales de tráfico regulares. En GSM se definen 34 ARFCNs como canales "broadcast" estándar. Para cada canal "broadcast", la trama 51 no contiene ningún canal "downlink" BCH o CCCH y se considera como una trama idle. Sin embargo, el canal "uplink" CCH puede recibir transmisiones durante el TS 0 de cualquier trama (incluso la trama "idle"). Por otra parte, los datos DCCH se pueden enviar durante cualquier slot de tiempo y en cualquier trama, y hay tramas completas dedicadas específicamente para algunas transmisiones DCCH. A continuación se detallan los diferentes tipos de canales de control. El BCH opera en el "downlink" de un ARFCN específico dentro de cada celda, y transmite datos sólo en el primer slot (TS 0) de algunas tramas GSM. Al contrario que los TCHs que son dúplex, los BCHs solo usan el "downlink". El BCH sirve como un canal guía para cualquier móvil cercano que lo identifique y se enganche a él. El BCH proporciona sincronización para todos los móviles dentro de la celda y se monitoriza ocasionalmente por los móviles de celdas vecinas para


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recibir datos de potencia y poder realizar las decisiones de handover. Aunque los datos BCH se transmiten en TS0, los otros siete slots de una trama GSM del mismo ARFCN están disponibles para datos TCH, DCCH ó están fijados por ráfagas vacías ("dummy"). Dentro de los canales BCH se definen tres tipos de canales separados que tienen acceso al TS0 durante varias tramas de la multitrama de control formada por 51 tramas. Existen tres tipos de canales BCH, se describen a continuación:

Canal de Control de "Broadcast" (BCCH): Es un canal downlink que se usa para enviar información de identificación de celda y de red, así como características operativas de la celda (estructura actual de canales de control, disponibilidad de canales, y congestión). El BCCH también envía una lista de canales que están en uso en una celda. Desde la trama 2 a la 5 de una multitrama de control están contenidos los datos BCCH. El TS0 contiene datos BCCH durante tramas específicas, y contiene otro tipo de canales BCH, canales de control comunes (CCCHs), o tramas idle, en otras tramas hasta completar las 51 tramas que forman la multitrama de control.

Canal Corrector de Frecuencia (FCCH) : Es una ráfaga de datos que ocupa el TS0 para la primera trama dentro de la multitrama de control, y que se repite cada diez tramas. El FCCH permite a cada estación móvil sincronizar su frecuencia interna de oscilación a la frecuencia exacta de la estación base.

Canal de Sincronización (SCH): Se envía en el TS0 de la

trama inmediatamente después del FCCH y se usa para identificar a la estación base servidora mientras que permite a cada móvil la sincronización de las tramas con la estación base. El número de trama (FN), que oscila entre 0 hasta 2,715,647, se envía con el código de identificación de la estación base (BSIC) durante la ráfaga SCH. El BSIC es asignado individualmente a cada BTS en un sistema GSM. Dado que un móvil puede estar hasta a 30 km de la BTS, es necesario frecuentemente ajustar la temporización de un usuario móvil particular de forma que la señal recibida en la estación base se sincroniza con el reloj de la estación base.

En aquellos ARFCN reservados para BCHs, los canales de control comunes ocupan el TS0 de cada trama que no esté ocupada por los BCHs o por tramas idle. Un CCCH puede estar formado por tres tipos diferentes de canales:

Canal de búsqueda (PCH) downlink


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Canal de acceso aleatorio (RACH) uplink Canal de acceso concedido (AGCH) downlink

Los CCCHs son los más comunes dentro de los canales de control y se usan para buscar a los abonados, asignar canales de señalización a los usuarios, y recibir contestaciones de los móviles para el servicio. Se detallan estos tres tipos de canales:

Canal de Búsqueda (PCH): Proporciona señales de búsqueda a todos los móviles de una celda, y avisa a los móviles si se ha producido alguna llamada procedente de la PTSN. El PCH transmite el IMSI (Identificación de Abonado Móvil Internacional) del abonado destino, junto con la petición de reconocimiento de la unidad móvil a través de un RACH. Alternativamente, el PCH se puede usar para proporcionar envíos de mensajes tipo ASCII en las celdas, como parte del servicio SMS de GSM.

Canal de Acceso Aleatorio (RACH): Es un canal "uplink" usado por el móvil para confirmar una búsqueda procedente de un PCH, y también se usa para originar una llamada. El RACH usa un esquema de acceso slotted ALOHA. Todos los móviles deben de pedir acceso o responder ante una petición por parte de un PCH dentro del TS0 de una trama GSM. En el BTS, cada trama (incluso la trama idle) aceptará transmisiones RACH de los móviles durante TS0. Para establecer el servicio, la estación base debe responder a la transmisión RACH dándole un canal de tráfico y asignando un canal de control dedicado (SDCCH) para la señalización durante la llamada. Esta conexión se confirma por la estación base a través de un AGCH.

Canal de Acceso Concedido (AGCH): Se usa por la estación base para proporcionar un enlace de comunicaciones con el móvil, y lleva datos que ordenan al móvil operar en un canal físico en particular (en un determinado TS y en un ARFCN) con un canal de control dedicado. El ACCH es el último mensaje de control enviado por la estación base antes de que el abonado es eliminado del control del canal de control. El ACCH se usa por la estación base para responder a un RACH enviado por una MS en la trama CCCH previa.

Hay tres tipos de canales de control dedicados en GSM, y, como los canales de tráfico, son bidireccionales y tienen el mismo formato y función en el uplink y en el downlink. Como los TCHs, los DCCHs pueden existir en cualquier slot de cualquier ARFCN excepto en el TS0 de los ARFCN de los BCHs. Los Canales de Control Dedicados (SDCCH) se usan para proporcionar servicios de señalización


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requeridos por los usuarios. Los Canales de Control Asociados Lentos y Rápidos (SACCH y FACCH) se usan para supervisar las transmisiones de datos entre la estación móvil y la estación base durante una llamada.

Canales de Control Dedicados (SDCCH): Lleva datos de señalización siguiendo la conexión del móvil con la estación base, y justo antes de la conexión lo crea la estación base. El SDCCH se asegura que la MS y la estación base permanecen conectados mientras que la estación base y el MSC verifica la unidad de abonado y localiza los recursos para el móvil. El SDCCH se puede pensar como un canal intermedio y temporal que acepta una nueva llamada procedente de un BCH y mantiene el tráfico mientras que está esperando que la estación base asigne un TCH. El SDCCH se usa para enviar mensajes de autenticación y de alerta (pero no de voz). A los SDCCH se les puede asignar su propio canal físico o pueden ocupar el TS0 del BCH si la demanda de BCHs o CCCHs es baja.

Canal de Control Asociado Lento (SACCH): Está siempre asociado a un canal de tráfico o a un SDCCH y se asigna dentro del mismo canal físico. Por tanto, cada ARFCN sistemáticamente lleva datos SACCH para todos sus usuarios actuales. El SACCH lleva información general entre la MS y el BTS. En el downlink, el SACCH se usa para enviar información lenta pero regular sobre los cambios de control al móvil, tales como instrucciones sobre la potencia a transmitir e instrucciones específicas de temporización para cada usuario del ARFCN. En el uplink, lleva información acerca de la potencia de la señal recibida y de la calidad del TCH, así como las medidas BCH de las celdas vecinas. El SACCH se transmite durante la decimotercera trama (y la vigesimosexta si se usa velocidad mitad) de cada multitrama de control, y dentro de esta trama, los 8 slots se usan para proporcionar datos SACCH a cada uno de los 8 usuarios (ó 16) del ARFCN.

Canales de Control Asociados Rápidos (FACCH): Lleva mensajes urgentes, y contienen esencialmente el mismo tipo de información que los SDCCH. Un FACCH se asigna cuando un SDCCH no se ha dedicado para un usuario particular y hay un mensaje urgente (como una respuesta de handover). El FACCH gana tiempo de acceso a un slot "robando" tramas del canal de tráfico al que está asignado. Esto se hace activando dos bits especiales, llamados bits de robo ("stealing bits"), de una ráfaga TCH. Si se activan los stealing bits, el slot sabe que contiene datos FACCH y no un canal de tráfico, para esa trama.


40

2.2.3 Proceso de conexión

Para comprender cómo se usan los diferentes canales de tráfico y de control, se considera el caso de que se origine una llamada GSM. Existen diferentes tipos de llamadas según dónde se originen:

MOC (Mobile Originated Call): la llamada la realiza el terminal móvil.

MTC (Mobile Terminating Call): el destinatario de la llamada es el terminal móvil.

Para poder establecer una llamada en GSM desde un terminal (llamada MOC) se necesita:

Crear un enlace radio con la estación base Establecer un enlace a través de la red GSM con el dispositivo o

la red destinatarios de la llamada.

En el comienzo de la llamada se pueden distinguir diferentes procesos según si la llamada es MOC o MTC. En el primer caso es el móvil el que pide el canal, mientras que en una llamada MTC, es el móvil el que debe de ser localizado por la red mediante un mensaje de paging. En modo idle el móvil no tiene asignados recursos dedicados para poder comunicarse con la red, por lo que si la red necesita comunicarle al móvil que está siendo llamado hace uso del canal PCH (Paging Channel) para enviarle el mensaje de paging, mientras que si el móvil necesita hacerle saber a la red que quiere realizar una llamada, éste hará uso del canal compartido RACH. Como se describió anteriormente, el canal PCH es un canal downlink que todos los móviles escuchan a la vez, de manera que el terminal codificará este mensaje de paging para saber si va dirigido a él. Sin embargo, el canal RACH es un canal de acceso compartido en el que transmiten todos los móviles en sentido ascendente. Estos dos canales los usaran la BTS y el terminal móvil respectivamente hasta que se realice la asignación de canal. La petición del canal radio se realiza mediante el mensaje de Channel Request. El móvil envía este mensaje y lo repite hasta que recibe un mensaje de confirmación donde la red le asigna el canal llamado Inmediate Assignment. El tiempo que espera para enviar mensajes Channel Request es un tiempo aleatorio (entre unos rangos controlados por la red, enviados en el BCCH). Puede verse un esquema de este proceso en la figura que se representa a continuación:


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Figura 2-4. Esquema de asignación de canal radio

Con el mensaje Inmediate Assignment se le asigna al móvil los recursos radio para establecer la conexión. Este mensaje contiene:

Descripción del canal asignado: TN Time Slot Number, frecuencia utilizada (normal o con salto de frecuencia), TRX asignado,…

Campo de información del mensaje Channel Request enviado por el móvil y el número de trama en que se envió

El valor inicial de Timing Advance (TA). Indicador de espera antes de comenzar a utilizar el enlace radio

asignado (opcional). Si la red no dispone de recursos para asignar canal envía el mensaje Inmediate Assignment Reject y el móvil deja de enviar Channel Request e inicializa dos temporizadores:

T3126: cuando finaliza este entra en modo reposo. T3122: cuando finaliza puede volver a enviar Channel Request.

Cuando el móvil ha recibido el mensaje de Inmediate Assignment (Extended) sintoniza la frecuencia y time slot correspondientes responde a la red. El mensaje usado es CM Service Request. En este mensaje se incluye:

Mensaje SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) que inicia una conexión LAPDm con la MSC (SAPI = 0).

Información sobre la compatibilidad del móvil. La BSS responde al móvil para confirmar la conexión.


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Figura 2-5. Sintonización de frecuencia y time slot

El mensaje de compatibilidad del móvil es del tipo Classmark Change. En la herramienta que se utiliza puede leerse este mensaje y su contenido, tal y como se muestra en la Figura 2-6. En este mensaje el móvil comunica a la red qué opciones soporta y cuales no, tales como tecnologías o algoritmos, de forma que la red configure la conexión correctamente.

Figura 2-6. Mensaje de compatibilidad del terminal


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Una vez que el móvil dispone del canal dedicado SDDCH, la red suele pedir que éste se autentifique (que asegure que el IMSI que ha dicho que tiene es el real). Para ello se usa el mensaje Authentication Request y para confirmar el Authentication Response, tal y como se muestra en la Figura 2-7. En el Authentication Request se envía una clave que tras una serie de modificaciones sirve para confirmar que el IMSI que el móvil le indica realmente es el real.

Figura 2-7. Autentificación del terminal en la red

Una vez que el móvil dispone del canal dedicado SDDCH, la red puede exigir al móvil que cifre la información. Esta operación se realia siendo la MSC quien envía el mensaje Ciphering Mode Command. Cuando el mensaje llega a la estación base, ésta envía el mensaje (sin cifrar) al móvil con el algoritmo de cifrado compatible con el móvil (indicados en el mensaje Classmark) que crea mas oportuno. La red activa el modo cifrado en recepción. El móvil recibe el mensaje y activa el modo cifrado en transmisión y recepción. Entonces envía la confirmación Ciphering Mode Complete. Cuando la estación base recibe la confirmación activa el modo cifrado en transmisión. Este proceso de muestra de forma esquemática en la Figura 2-8.

Figura 2-8. Cifrado de la información

La red puede pedir al móvil el IMEI (y en ocasiones el IMSI) con el mensaje Identify Request para comprobar que el IMEI es el correcto. En esta operación, el móvil envía la información requerida en el


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mensaje Identify Response y la red comprueba el IMEI en el EIR (Equipment Identity Register).

Figura 2-9. Comprobación del IMEI

En una llamada MOC el móvil envía el mensaje setup que encapsula:

Compatibilidad del móvil (full rate, …) respecto a la conversación de voz.

Número destino. Compatibilidad en funciones de control (DTMF, prolonged

clearing procedure, …) Una vez que la red recibe el mensaje de setup, crea la conexión con el destino y responde con el mensaje call proceeding En este momento se debe de asignar el canal TCH y los ACCH (FACCH y SACCH) anteriormente descritos en el apartado 2.2.2. Para ello se usa un procedimiento parecido al Inmediate Assignment, el Assignment Request o Assignment Command, con la única diferencia que el mensaje se envía por el canal dedicado SDCCH y no por el RACH. A partir de este momento el desarrollo de la llamada depende del otro extremo.

Figura 2-10. Establecimiento de la llamada MOC


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La red envía al móvil el mensaje Alerting, cuando el otro extremo contesta, la red envía el mensaje Connect y el móvil contesta con el Connect Acknowledge. En este momento se ha establecido la llamada con éxito. En la se evidencian las diferencias en el establecimiento de una llamada entre una llamada MOC y una MTC.

Figura 2-11. Establecimiento de llamada. MOC (Izquierda) y MTC (Derecha)

Cuando se quiere terminar la llamada se usa el mensaje Disconnect y se adjunta la causa de la desconexión. A éste se responde con un mensaje Release y a su vez a este último con un Release Complete. Dependiendo de quien pida la desconexión el sentido será uno u otro. Al final se termina con un Channel Release por parte de la red, ya sea una llamada MOC o una MTC.

Figura 2-12. Diagrama de desconexión

Se recoge a continuación de manera esquemática los pasos, canales y elementos involucrados en cada uno de los pasos anteriormente descritos para la progresión de una llamada de una red móvil a una red fija (MOC):


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1. Registro. Una vez que la estación móvil es encendida y su propietario ha introducido el PIN, o número de identificación de usuario, el terminal escanea toda la banda de frecuencias para detectar la existencia de una red en el menor tiempo posible. De la portadora baliza, el terminal móvil obtiene los parámetros de la red, y una vez que con ellos determina su posición, inicia un proceso de registro en el caso en que su posición actual no coincida con la última que tenía almacenada (véase Figura 2-13). Los números de la secuencia se han incluido en forma de preámbulo, ya que previo al intento de comunicación en sí mismo, debe existir una estación perfectamente ubicada.

2. Petición de servicio. Desde que la estación móvil pide un canal para poder transmitir su petición al sistema (canales RACH, AGCH, SDCCH), hasta que una vez que el móvil cuenta con SDCCH y hace llegar a su MSC la petición, acontecen los pasos mostrados (véase Figura 2-14).

3. Autentificación, cifrado y validación de equipo. Antes de permitir al móvil hacer uso del sistema, se desencadenan en él una serie de procesos encaminados a autentificar al usuario y su terminal, así como a dotar al usuario de una clave de cifrado para que desde ese momento se pueda transmitir toda la información de forma segura (véase Figura 2-15).

4. Establecimiento de la llamada. Con las comunicaciones encriptadas, la estación móvil realiza la petición a la central de conmutación, que a su vez traspasa esta petición a la central de la red PTSN que tenga como interlocutora. De este modo, se establecen los canales de tráfico oportunos entre la estación móvil y la fija.

5. Liberación. El caso mostrado asume que la petición de liberación de la comunicación se genera en la estación móvil. El conjunto de procesos involucrados se muestran en la Figura 2-20.


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MS BSS MSC VLR HLR Um A B D

i) RACH

ii) AGCH

iii) SDCCH

iv)

v)

vi)

vii) (área y TMSI)

viii)

ix)

x)

xi) SDCCH

i) Petición de canal ii) Asignación de canal SDCCH iii) Petición de actualización de posición iv) Petición de autentificación v) Respuesta de autentificación vi) Contraste parámetros autentificación vii) Asignación nueva área y TMSI viii) área y TMSI ix) y x) Actualización parámetros en VLR y HLR xi) Liberación de canal

Figura 2-13. Registro en el sistema (1)


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MS MSC VLR HLR AUC B D

6)

7)

8)

9)

10)

11) RAND

13) SRES

Autentificación

6) Petición de parámetros de autentificación 7), 8) y 9) Envío de parámetros de autentificación 10) y 11) Orden de autentificación de MS 12) y 13) Respuesta de autentificación

MS BSS MSC VLR Um A B

1) RACH

2) AGCH

3) SDCCH

4)

5)

1) Petición de canal 2) Asignación SDCCH 3), 4) y 5) Petición de servicio

Petición de servicio

Figura 2-14. Diagrama del proceso de llamada desde un terminal móvil GSM a un terminal fijo (2).

12) SRES



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MS MSC EIR F

19)

20)

21)

22)

Validación de equipo

19) Petición IMEI 20) Respuesta IMEI 21) Petición comprobación IMEI 22) Respuesta comprobación IMEI


14) kc

15)

16)

17)

18)

Cifrado

14) Parámetro de cifrado 15) y 16) Orden de cifrado 17) y 18) Cifrado completado




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23) Petición de establecimiento 24) Petición de datos de cliente 25) Respuesta de datos de cliente 26) Llamada en curso 27) Asignación del enlace 28) Asignación del canal 29) Sintonización TCH y acuse de recibo 30) Conexión TCH al enlace


23)

24)

25)

26)

27)

28) SDCCH

29)

30)

Establecimiento de llamada

en MS



51

MS MSC PTSN

31)

32)

33)

34)

Establecimiento de llamada

en la red fija

35)

36)

31) Mensaje del establecimiento 32) Señalización de aviso 33) Envío de tono de aviso a MS 34) Señal descolgado de cliente llamado 35) Notificación conexión establecida 36) MS acusa recibo del mensaje de conexión



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2.2.4 Parámetros reportados

Los parámetros más importantes o KPIs que se pueden presentar a un cliente en relación a las pruebas de llamadas de voz realizadas se detallan a continuación. Estos resultados se presentan de forma positiva, centrándose en los datos que darían unos buenos resultados. Es decir, se presenta por ejemplo la tasa de llamadas completadas con éxito, no las que no se han podido completar. Esto se hace de esta forma para darle un enfoque positivo a los datos presentados, y mostrar al cliente los resultados de los procesos que se realizan con éxito.

2.2.4.1 CSSR

El CSSR (Call Setup Sucess Rate) indica la tasa de establecimientos de llamada realizados con éxito frente a los que se han intentado. Por lo tanto, esta tasa será el resultado de aplicar la fórmula:

39)

40)

41)

42)

43)

37) Desconexión 38) Liberación de enlace 39) y 40) Liberación 41) Señal de liberación 42) Liberación del canal 43) Liberación completada

Liberación

MS BSS MSC PSTN Um A

37)

38)



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Esto es, dentro de los intentos de llamadas (Call attemps) habrá que contabilizar las llamadas completadas con éxito, las que se han interrumpido una vez establecidas y las que no se llegaron a establecer. Hay que tener clara la diferencia entre un establecimiento de llamada y la realización de la llamada. De esta forma, también se puede definir el parámetro CSR (Call Success Rate), donde se hace referencia a las llamadas que se han mantenido durante al menos 2 minutos, y se define como:

1

donde se introduce el parámetro DCR (Dropped Call Rate), que hace referencia a las llamadas que se han caído de la red antes de ser finalizadas. El CSSR hace referencia a la accesibilidad de la red, ya que si este parámetro tiene un valor elevado, significa que la red es capaz de establecer la mayoría de las llamadas que se intentan establecer. Representa el porcentaje de llamadas caídas de todos los intentos realizados. Una llamada se considera que ha sido correctamente establecida si se asigna correctamente el canal TCH y la voz comienza a enviarse y recibirse correctamente, en este caso un tono piloto, ya que no se realizan mediciones de calidad de voz. En caso contrario la llamada se considera failed. Un descenso de este parámetro tiene diferentes causas, se detallan las más comunes:

1. Lack of Coverage o hueco de cobertura. Puede darse el caso en el que exista una zona geográfica donde el terminal móvil no está cubierto por ninguna BTS que pueda darle servicio del operador al que está suscrito. Esta será la causa más común de fallo de accesibilidad. Los teléfonos móviles pueden llamar al 112 siempre que haya cobertura de algún operador, sea éste o no quien presta el servicio al llamante, porque todas las redes atienden este tipo de llamadas gratuitamente. Nótese que en zonas rurales, montañosas o muy apartadas, es decir, en cualquier lugar donde no haya cobertura de ninguna red, no se podrá efectuar la llamada ya que no se dispondrá de cobertura de ningún operador. En proyectos outdoor se dispone de la lectura de un escáner, por lo que estos huecos son fácilmente reconocibles, ya que se dispone de los valores de nivel de potencia de recepción en cada canal como puede verse en la Figura 2-21. En el caso de un proyecto indoor en el que sólo se dispone de la lectura del terminal móvil, éste valor podrá leerse en los períodos de idle del terminal, ya que en dedicado no realiza la lectura de estos


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valores, lo cual puede dificultar el diagnóstico de este problema.

Figura 2-21. Lectura de RxLev de un escáner en un proyecto outdoor4 El nivel que se va a tener en cuenta es lo que la herramienta define como RxLev, que es el nivel de potencia recibido sobre todas las tramas. Este nivel se calcula en 4 multitramas del canal BCCH, es decir, cada 480 ms. El estándar GSM (3GPP TS 05.05) especifica el nivel de referencia de sensibilidad es:

-104 dBm para un terminal GSM 900 -100 dBm para un terminal DCS 1800 clase 1 o clase 2 -102 dBm para un terminal DCS 1800 clase 3

A continuación, en la Figura 2-22 se recoge una captura de pantalla del programa que se utiliza, donde se pueden leer los valores de RxLev de cada una de las estaciones vecinas. Puede comprobarse que todos los RxLev son muy bajos, por lo que puede determinarse que existe un Lack de cobertura, ya que el móvil no puede conectarse a ninguna BTS con buen RxLev.

4 Algunas de estas capturas de pantalla están tomadas de los manuales de referencia de Swissqual y otras están tomadas con la licencia propia.


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Figura 2-22. Ejemplo de Lack of Coverage

Además, todo esto puede comprobarse gráficamente si se representa un mapa de cobertura, donde se representen los diferentes RxLev diferenciados por colores y los eventos negativos (ya sean Failed o Dropped), de manera que en la Figura 2-23 puede comprobarse como en el municipio 1 está marcado un claro ejemplo de Lack of Coverage, donde el RxLev es muy bajo en una zona geográfica y los dos eventos Failed que se producen serán causados por este Lack.

Figura 2-23. Mapa de cobertura con Lack of Coverage


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2. Location Area Updating o Actualización del Área de

Localización. La zona de localización o Location Area (LA), es el área dentro de la cual una estación móvil puede desplazarse libremente sin que se modifique su registro de localización. Comprende varias estaciones base, por lo que puede definirse como un grupo de celdas en las que la red tiene localizado al MS, lo cual está representado gráficamente en la Figura 2-24. Cuando es necesario alertar a un móvil para pasarle un mensaje o llamada entrante, se le avisa por las estaciones base de la zona de localización, por lo que el mensaje de radiobúsqueda (paging) solo tiene que ser radiado en una zona determinada. Las áreas de localización se identifican mediante un número llamado código de área de localización, LAC (Location Area Code).

Figura 2-24. Área de Localización como conjunto de celdas. Un mismo MSC puede controlar varias LA y a la inversa una LA puede depender de más de un MSC.


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En proyectos indoor esta causa de fallo de accesibilidad no será muy frecuente, ya que las medidas se realizan en espacios de ámbito geográfico tan restringido que será difícil que se produzca un cambio de área de localización dentro del emplazamiento. Además, el Location Area Updating afectará a las llamadas MTC, es decir, las recibidas por el terminal móvil, y en el proyecto indoor no se realiza este tipo de pruebas, ya que el cliente en este caso no lo requiere. A pesar de ello, se detalla a continuación el caso de una llamada MTC y cómo puede repercutir este proceso en la accesibilidad. Se supone que el terminal está en movimiento, y se desplaza a lo largo de una celda, pero en un momento dado cambia de celda y realiza el proceso denominado reselección de celda, que es aquel por el que el móvil decide cambiar de celda porque ha encontrado una mejor que aquella en la que estaba acampado. El conjunto de celdas al que puede intentar hacer una reselección no es ilimitado, sino que en el BCCH de cada celda se radia, entre otras informaciones, una lista con los posibles BCCH en los que el móvil podrá hacer medidas mientras está acampado en dicha celda. De esta manera el resto de BCCH que

PSTN

MSC 1 (GMSC)

MSC 2

BS1

BS2

BS3

BS4

BS5

BS1

BS2

ZONA DE MSC 2

ZONA DE MSC 1

LA 1

LA 2

LA 3

Figura 2-25. Concepto de Zona de Área de Localización (LA)


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no estén en dicha lista resultarán transparentes para el móvil, por lo que no entrarán en su algoritmo de reselección y será imposible que se seleccionen. Si al reseleccionar una celda detecta que el LAC es el mismo que el que tenía anteriormente, se realiza la reselección sin ningún proceso adicional; sin embargo, si este LAC ha cambiado, debe informar a la red de dicho cambio. Este cambio puede producirse en dos situaciones: 1. Si se produce cuando el móvil se encuentra en estado de

espera o idle, el terminal informaría a la red del cambio de LAC realizaría tras la reselección de celda.

2. En caso de que el terminal móvil estuviese en llamada en el instante del cambio de LAC, el terminal informa a la red cuando finaliza la conexión en transcurso.

Si se analiza detalladamente el segundo caso, en el tiempo que transcurre entre la reselección y el momento en que la red es informada del nuevo LAC, el terminal no recibiría los mensajes de paging, ya que la red los seguiría enviando al LAC antiguo y el terminal se encuentra en el nuevo LAC. Este hecho tiene una repercusión directa en el KPI de accesibilidad MTC (Mobile Terminated Call), ya que si en ese tiempo se produjera una llamada entrante, el resultado de la misma sería un bloqueo.

Figura 2-27. Fallo de establecimiento por Location Area Updating

Supóngase que en una llamada MTC, el terminal móvil es la parte A y la otra parte se define como B. En la Figura 2-27 puede comprobarse el momento en el que la parte B comienza el proceso de marcado (Start Dial). El mensaje de Dial es el primer instante en el que la llamada es efectiva, por lo que a partir de ese momento el terminal puede recibir el paging, pero justo antes de este Dial se ha producido un Cell Reselection, por lo que este mensaje de paging no será recibido por el móvil, ya que la petición de actualización del LAC se realiza en un momento posterior. En resumen, entre los mensajes Cell Reselection y Location Area Request, el móvil no recibirá ningún mensaje de paging, por lo que si en esos instantes tiene alguna llamada entrante, no sería posible establecerse.


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Con la misma herramienta se puede ver el momento en el que una vez aceptado el LAU (Location Area Updating), el terminal recibe el PCK, que es el mensaje con el que el operador notifica al usuario que ha recibido una llamada mientras no estaba disponible.

Figura 2-28. Intervalo entre LAU y PCK

Figura 2-29. Contenido del mensaje PCK

3. Overlapping o solapamiento. El concepto de overlapping se usa cuando varios BCCH alcanzan el terminal móvil con un RxLev similar, es decir, existe un sobrealcance. Esto lleva a que el canal de la mejor servidora cambia continuamente, ya que


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no existe un canal dominante constante. Se asocia a un problema en el planteamiento de la red y las causas pueden ser varias, pero las más comunes son un problema en el tilt (o inclinación) de la antena o reflexiones indeseadas. El overlapping puede llevar a un número excesivo de reselecciones de celda, ya que el terminal recibirá varios BCCH con la misma potencia, acampando entre ellas. Este número elevado de reselecciones conlleva un alto número de procedimientos para la sincronización en capas inferiores, dejando al terminal móvil no disponible para realizar otras operaciones. Se puede ver un claro ejemplo extraído de la herramienta usada para las medidas en la Figura 2-30, donde cabe destacar el elevado número de mensajes de Cell Reselection debido a que todas las estaciones vecinas se reciben con una potencia similiar (-82 dBm,-83 dBm,-84 dBm…) a la servidora (-89 dBm), provocando una elevada interferencia.

Figura 2-30. Exceso de reselecciones de celda

A continuación se presenta un mapa existe una zona diferenciada por los continuos cambios de mejor servidora.


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Figura 2-31. Mapa con excesivo número de reselecciones de celda

4. Network Disconnection. En cualquier momento la red puede decidir desconectar a un usuario por diferentes motivos. Esta desconexión suele ocurrir en el momento en el que el usuario realiza la petición de un canal para establecer una conexión; una vez que la red recibe esta petición, envía al usuario diferentes mensajes con la causa de la desconexión. Estas causas podrían clasificarse en 3 tipos, según el mensaje que nos muestre la herramienta:

a. Network Congestion. La red puede estar sufriendo una congestión de tráfico en un determinado momento, haciendo que se sature y decida desconectar usuarios siguiendo un criterio. Esta congestión puede ocurrir en diferentes puntos de la red, pero la herramienta utilizada sólo nos muestra dos posibles casos:

i. No circuit/channel available: Este mensaje aparece cuando la BTS no dispone de más canales para ofrecer al usuario en el enlace entre ella y el usuario, así que no puede concederle una conexión para que realice la llamada.


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Figura 2-32. Mensaje de desconexión (1)

ii. Switching congestion: La congestión es a un nivel

superior a la BTS.


b. Protocol Error. Este mensaje se debe a errors en el protocol usado entre terminal y red. El terminal recibe un mensaje de desconexión porque la red no ha logrado decodificar los mensajes del terminal.



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c. Unspecified. Algunas veces la red procede a la

desconexión sin dar un motivo específico. Hay varios motives por los que se de esta situación:

i. Cobertura o intereferencias: en este caso deberán revisarse cada uno de los casos.

ii. Incidencias de transmisión. iii. Problemas hardware de la BTS.

En la se muestra un ejemplo de desconexión por motivos no especificados.


5. Interference. Existen dos tipos de intereferencia:

a. Interferencia co-canal: es la interferencia que se da en el mismo canal.

b. Interferencia del canal adyacente: es la creada por los canales adyacentes, ya sean inferiores como superiores.

Existen unos requisitos mínimos definidos por el estándar GSM que definen la interferencia máxima que puede tener una BTS con los terminales:

Para interferencia co-canal: C/Ic=9dB Para la interferencia de canal adyacente (200 kHz):

C/Ia1=-9dB Para la interferencia de canal adyacente (400 kHz):

C/Ia2=-41dB


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Para la interferencia de canal adyacente (600 kHz): C/Ia3=-49dB

Este motivo de descenso de accesibilidad suele ser común en los alrededores de zonas donde existan inhibidores de frecuencia, como son zonas militares, cárceles... En la siguiente figura se muestra la lectura de un escaner de los niveles de C/I en los alrededores de una cárcel española. En ella se puede demostrar como el nivel desciende hasta que se producen los eventos failed representados con estrellas negras. Los inhibidores de frecuencian introducen señales en todas las frecuencias, haciendo que sea imposible la comunicación entre MS y BTS.

Figura 2-37. Zona de alta interferencia

Además, la herramienta usada en el procesado (NQDI) nos permite obtener la lectura del escáner en cada momento en el caso de los proyectos outdoor. En la Figura 2-38 se muestra la lectura del C/I de los diferentes canales. El C/I se define como el nivel de señal de portadora sobre interferencia.


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Figura 2-38. Lectura de los C/I con NQDI

6. Missing Neighbor. Otra de las posibles causas de un fallo de

accesibilidad puede ser una configuración de la red errónea, como por ejemplo una definición de estaciones base vecinas incorrecta. De esta manera, si es necesario que el terminal móvil se conecte a otra estación base con mejores condiciones que la actual, no encontrará la correcta en su lista de vecinas.

2.2.4.2 CCR

Otro de los KPI reportados es el CCR o Call Completion Rate, que representa el número de llamadas que se completa correctamente frente al número de intentos totales; responde a la fórmula:

Hace referencia a la capacidad que posee la red de mantener una llamada sin que se produzca una desconexión prematura. Una vez se ha establecido con éxito una llamada, se puede dar:

La llamada se completa correctamente y es el usuario el que finaliza la llamada.

Puede ocurrir que la llamada se caiga, es decir, que sea interrumpida por la red sin que el usuario lo desee, por lo que conlleva una percepción negativa percepción del usuario respecto al operador. Es por esto por lo que los operadores prestán gran interés por este parámetro.


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Los parámetros que pueden observarse para analizar este KPI están representados en la siguiente figura, en la que puede verse una captura de NQDI:

Figura 2-39. Parámetros para analizar la mantenibilidad

1. Canal radio al que está conectado la MS o BCCH (serving).

Servirá para detectar posibles problemas en handover. 2. Nivel de señal RxLev 3. Valor del RxQual o nivel de calidad de señal 4. Instante de la llamada para el cual se está mirando el valor de

los parámetros y los mensajes de capa 3 5. Mensaje que indica las vecinas de GSM 6. Canales EGSM definidos como vecinos 7. Mensaje que indica las vecinas de EGSM 8. Las vecinas que se han detectado 9. Nivel de señal de las vecinas detectadas

Las posibles causas de un fallo de mantenibilidad pueden ser:

1. Handover5 no Completed: Un handover es el procedimiento que lleva a cabo la red, cuyo objetivo es el de transferir el servicio de una estación base a otra cuando la calidad del enlace es insuficiente. Este mecanismo garantiza la realización del servicio cuando un móvil se traslada a lo largo de su zona de cobertura. Existen dos motivos por lo que no se puede

5 Para más información sobre Handover se pueden consultar las siguientes citas bibliográficas:

Laiho, Jaana and Wacker, Achim. Radio Network Planning and Optimisation for UMTS. 2nd Edition.

http://www.umtsworld.com/technology/handover.htm


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completar un Handover (HO), que las condiciones radio no lo permitan o que no se realice al canal adecuado. En un procedimiento de handover, la red lo solicita con el mensaje Handover command y el terminal lo aceptará con un Handover Completed. En la Figura 2-40 se muestra un handover completado del canal 733 al canal 790. Con la lectura del escaner se puede comprobar como el nivel del canal 790 era mucho mejor que el del canal 733 en ese instante de tiempo, por lo que la red solicita al terminal un handover y se realiza adecuadamente.

Figura 2-40. Handover completado

Sin embargo, en la siguiente figura se muestra como se intenta un handover y no se puede realizar con éxito debido a las malas condiciones radio (RxLev) que impiden que se envíe el mensaje de Handover completed.


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Figura 2-41. Handover no completado

2. No Handover. En este caso la llamada se interrumpe ya que la red no solicita el handover en el momento adecuado, degradándose la señal en el canal servidor sin que se cambie a otro de mejor nivel. Es debido a una configuración de red errónea.

3. Missing Neighbour. La red tiene definidas unas vecinas a las que el terminal debe migrar en el momento en que la señal de una de ellas mejore la señal de la estación servidora, pero este procedimiento no siempre se lleva a cabo de manera correcta, lo que puede inducir a errores en el análisis. Por ejemplo, un terminal recibe el mensaje de información de sistema 5ter, en el que no están definidos los canales disponibles, por lo que el terminal no los reconoce como vecinas, de manera que no realiza el cambio y la llamada se interrumpe. A priori esta caída de llamada puede interpretarse por un error de cobertura, ya que el nivel de señal del canal servidor será bajo, pero no el error real es una mala definición de vecinas, ya que los canales vecinos tienen un buen nivel de señal, lo cual puede comprobarse con la lectura del escaner. Este tipo de causas no pueden diferenciarse en los proyectos indoor, ya que sólo se dispone de la lectura de los terminales, que a pesar de estar en estado idle no podrán leer los niveles


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de señal de estos canales al no estar definidos en el mensaje de información de sistema.

4. Interferencia por canal adyacente. En este caso durante la

llamada se produce alta interferencia (High Rxqual) y finalmente es causa de caída. Un alto Rxqual durante un periodo de tiempo, finalmente provoca una desconexión no deseada, ya que el contador de radio link timeout llega a cero. En la Figura 2-42 puede comprobarse como en el canal 773 tiene un alto RxQual (igual a 7) desde el instante 8:50 aproximadamente produciéndose la desconexión en el instante 8:58.

Figura 2-42. Desconexión por interferencias

5. Overshooting o sobre alcance. Este motivo se describió en el apartado dedicado a la accesibilidad, por lo que se describirá brevemente. La estación servidora puede tener buena señal a más de 10Km de distancia, a pesar de que hay BTS más cercanas, aunque éstas pueden estar en un zona montañosa y sin visión directa. Posiblemente la BTS servidora esté situada en un lugar elevado y con el down tilt elevado, bajo estas condiciones y con una visión directa se produce sobrealcance, provocándose una degradación progresiva de la señal provocando la interrupción de la llamada.

6. Cobertura. Es el motivo principal que causa la desconexión. Se observa como la llamada ya se inicia con unas condiciones de cobertura bajas, y como a lo largo de la llamada el nivel de señal va cayendo hasta que se produce una desconexión.


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Figura 2-43. Desconexión por cobertura.

7. Problemas adicionales. No pueden englobarse en ninguna de

las categorías anteriores y no pueden determinarse las causas de desconexión ya que no se pueden observar anomalías en el enlace radio.

Figura 2-44. Causas adicionales


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2.2.4.3 MOS

La calidad de experiencia (QoE) es medida a menudo mediante tests subjetivos controlados cuidadosamente en los que se reproducen muestras de audio o video a espectadores, a quienes se les pide que las puntúen en una escala. Las calificaciones asignadas por cada espectador son promediadas para así obtener la puntuación de opinión media (MOS, Mean Opinion Score). En resumen, el MOS o Mean Opinion Score indica la calidad con la que se recibe un clip de audio o video. La QoE se citó en el capítulo Calidad de Experiencia (QoE) y Benchmarking, donde se explicaba la importancia de este parámetro en una campaña de esta índole. Sin embargo, en proyectos indoor no se mide esta calidad del servicio. Se usan tonos piloto mediante los cuales sólo se logra observar el comportamiento de la red en cuando a accesibilidad (la llamada consigue establecerse) y mantenibilidad (la llamada no es interrumpida de manera ajena al usuario). De esta forma, en este texto sólo se indica que el fabricante de las herramientas utilizadas para la realización de las medidas y el post-procesado de las mismas provee una herramienta para medir el QoE mediante el intercambio de clips de voz y video. Además, ofrece un algoritmo propio para calcular este parámetro.

2.3 Parámetros para voz UMTS Se comenzará describiendo la arquitectura de red UMTS, definiendo cada algunos de los componentes que la componen. A continuación se citan los diferentes canales de los que se hace uso en esta tecnología. Para finalizar, se presentarán los parámetros de los que se hace uso en este proyecto para presentar resultados al cliente. En algunos de los apartados dedicados a UMTS, en especial aquel dedicado a los parámetros concretamente, no se detallará en exceso debido a la similitud con los citados anteriormente para GSM.

2.3.1 Arquitectura de red UMTS

A diferencia de GSM, UMTS se basa en servicios por capas. En la cima está la capa de servicios, que provee un despliegue de servicios rápido y una localización centralizada. En el medio está la capa de control, que ayuda a mejorar procedimientos y permite que la capacidad de la red sea dinámica. En la parte baja está la capa de conectividad donde cualquier tecnología de transmisión puede usarse y el tráfico de voz podrá transmitirse mediante ATM/AAL2 o IP/RTP.


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El sistema UMTS se compone de 3 grandes bloques: • Red central o núcleo de red(Core Network, CN) • Red de acceso de radio(Radio Access Network,RAN ó UTRAN) • Terminales móviles(User Equipment, UE)

En la siguiente figura se muestra esta arquitectura de red simplicada:

Figura 2-45. Arquitectura de red UMTS simplificada Red Central (CN) La red central también es llamada Core Network (CN) y se encuentra formada por varios elementos como el MSC (pieza central en una red basada en conmutación en circuito) y el SGSN (pieza central en una red basada en conmutación de paquetes). Algunos requerimientos para UMTS con respecto al CN son los siguientes:

• CN soportará servicios de datos por conmutación de paquetes con capacidad de al menos 2 Mbit/s.

• El establecimiento de portadora no va a prevenir la conexión de una nueva portadora. Esta portadora puede ser de tipo PS o CS.

• UMTS CN proveerá una solución efectiva de tráfico entre redes. • UMTS CN proveerá facilidad de soporte para monitorear y medir

flujo de tráfico y características dentro de la red, como por ejemplo el control de congestión.

El CN está dividido en un dominio de servicios de conmutación de paquetes y un dominio de servicios de conmutación de circuitos. Redes y terminales pueden tener sólo el dominio PS, sólo el dominio CS ó ambos dominios implementados. Realiza labores de transporte de información, tanto para tráfico como de señalización y contiene la inteligencia del sistema. A través de esta UMTS se conecta a otras redes de comunicaciones. Elementos: HLR, VLR, AuC, EIR y centros de SMS. Red de Acceso de Radio (RAN o UTRAN)


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El equivalente a la BTS de GSM se denomina Nodo B y el equivalente a la BSC se denomina RNC. Las radio bases (Nodo B) de UMTS podrán ser colocadas con las existentes radio bases de GSM. Los dos sistemas que abarca UMTS, los llamados modos FDD y TDD, se distinguen por la forma de conseguir la transmisión dúplex: mientras en FDD se emplean distintas portadoras para el enlace ascendente y el descendente, en TDD se emplea una única portadora para todos los usuarios y ambos enlaces, pero dividiéndolas en pedazos de tiempo temporales para ambos enlaces. El modo TDD puede sólo ser usado para pequeñas distancias, pero esto permite más altas velocidades de transmisión y serviría tal como para comunicaciones de Internet. Terminales móviles (UE) Se denomina equipo de usuario o también llamado móvil, al equipo que trae el suscriptor para lograr la comunicación. Los equipos de usuario (Ue) se conectan a la red de acceso mediante el interfaz radio (Uu), basado en WCDMA. El interfaz Iub es el encargado de comunicar los Nodos B con la RNC (Radio Network Controller), tanto como para el transporte de tráfico para el usuario, como para el transporte de señalización. Mediante la red de acceso se transporta todo el tráfico del usuario incluida la señalización del móvil a la red hasta el núcleo de red (Core Network) a través del interfaz Iu. Llegados al núcleo de red se encuentran los sistemas de conmutación y transmisión necesarios para poder implementar el transporte de la comunicación hasta el abonado remoto que puede formar parte de la red UMTS (llamada de voz o vídeollamada) o a otro tipo de red (RTC, Internet...). La red de acceso UMTS (UTRAN) está formada por uno o más subsistemas llamados RNS (Radio Network Subsystem). Cada RNS está a su vez constituido por un controlador RNC (Radio Network Controller) que es el responsable de la gestión de los recursos y por un determinado número de estaciones base (Nodo B) en función de los requisitos y la implementación del RNC.


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Figura 2-46. Arquitectura de red UMTS Tal y como se puede comprobar en la Figura 2-46, con el interfaz Iur se pueden realizar los traspasos suaves de los servicios de usuario (Soft-Handover) si se diera el caso de tener que pasar la gestión de un controlador RNC a otro por el movimiento del usuario. El RNC, mediante el interfaz Iu, se conecta al núcleo de red. Como el sistema UMTS funciona por conmutación de paquetes y conmutación de circuitos, se necesitan dentro del interfaz Iu dos interfaces más. La gestión de la conmutación de circuitos se implementa en el interfaz Iu-CS y la implementación de la conmutación de paquetes se realiza mediante el interfaz Iu-Ps. Las principales funciones del RNC son:

1. Gestionar las portadoras de acceso por radio para el transporte de datos del usuario.

2. Gestionar y optimizar los recursos de la red por radio 3. Controlar la movilidad. 4. Dar mantenimiento a los enlaces de radio.

En la Figura 2-47 se muestra la estructura en capas que sigue la tecnología UMTS. En dicha figura, pueden diferenciarse las capas: Física, MAC, RLC y RCC; cuyas funciones principales son:

Física:


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o Codificación/decodificación con control de errores. o Supervisión de los canales físicos. o Combinación para macrodiversidad y traspaso con

continuidad. o Multiplexación/Demultiplexación de canales de transporte

únicos y múltiples. o Representación o proyección (mapping) de los canales de

transporte sobre canales físicos. o Modulación/Demodulación de espectro ensanchado en

banda ancha (DS- WCDMA). o Control de potencia. o Control de antenas. o Adaptación de velocidades. o Procesado RF.

MAC:

o Asignación de la correspondencia entre los canales lógicos y los de transporte.

o Selección de formatos de transporte según la tasa de transmisión.

o Gestión de prioridades de servicios. o Gestión de prioridades entre terminales según el perfil de

tráfico. o Supervisión del volumen de tráfico a disposición de la

subcapa RRC.

Figura 2-47. Capas de la interfaz radio UMTS


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RLC: o Transferencia de información entre las subcapas RRC y

MAC en modo: Transporte, sin acuse de recibo y con acuse de recibo

o Tratamiento de la información de capas superiores para cursarla en las unidades de información manejadas por la RLC.

o Corrección de errores, ordenación de paquetes, supresión de duplicidades.

o Control del flujo de información.

RRC: o Difusión de la información proporcionada por el estrato de

No Acceso. o Difusión de información propia del estrato de Acceso. o Establecimiento, mantenimiento y liberación de

conexiones RRC entre terminales móviles y la red de acceso radio.

o Gestión de portadoras radio: asignación, reconfiguración y liberación de recursos.

2.3.2 Canales UMTS

En la siguiente tabla se muestran las frecuencias usadas en cada una de las bandas UMTS, así como los canales y el espaciamiento entre canales en cada una de ellas. Frequency Bands Frequency Range Duplex Band I 1920 – 1980 MHz (uplink)

2110 – 2170 MHz (downlink) 190 MHz

12 channels

Band II 1850 – 1910 MHz (uplink) 1930 – 1990 MHz (downlink)

80 MHz 12

channels Band III 1710 – 1785 MHz (uplink)


15 channels

Band IV 1710 – 1775 MHz (uplink) 2110 – 2175 MHz (downlink)

400 MHz 12

channels Band V 824 – 849 MHz (uplink)

869 – 894 MHz (downlink) 5

channels 45 MHz

Band VI 830 – 840 MHz (uplink) 875 – 885 MHz (downlink)

45 MHz 2

channels Band VII 2500 – 2570 MHz (uplink)



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Band VIII 880 – 915 MHz (uplink) 925 – 960 MHz (downlink)

45 MHz

Band IX 1749.9 – 1784.9 MHz (uplink) 1844.9 – 1879.9 MHz (downlink)

95 MHz

Band X 1710 – 1770 MHz (uplink) 2110 – 2170 MHz (downlink)

400 MHz

Espaciamiento de canal

200 kHz

Anchura de banda 5 MHz Modulación QPSK (dl)

2*BPSK/HPSK (ul) Chip rate 3.84 Mcps Formato de acceso CDMA Voz Adaptive multirate (AMR), dynamic operation on

full and half rate channel depending on capacity and reception quality

Control de potencia Up to 1500 power control commands per second changing the level in increments of 1, 2 or 3 dB,

depending on the setting of the Node B (base station)

Tabla 2-4. Visión general de Bandas y canales UMTS

En España, el 13 de marzo del año 2002 se adjudicaron las 4 primeras licencias UMTS disponibles a las operadoras Telefónica Móviles (Movistar), Airtel (actualmente Vodafone), Amena (actualmente Orange) y al consorcio Xfera (más conocido como Yoigo). Los canales asignados para cada una de las operadoras en España para UMTS son:

Operador Canales ORANGE 10638 10663 10688 MOVISTAR 10788 10813 10838 VODAFONE 10713 10738 10763 YOIGO 10563 10588 10613

Tabla 2-5 . Canales asignados a cada operador en UMTS

Los tipos de canales existentes en UMTS son:

Los canales lógicos expresan el tipo de información que se transfiere por la interfaz radio. Pertenecen al nivel de enlace.

Los canales de transporte expresan cómo se transmite esa información.

Los canales físicos denotan los recursos utilizados: códigos de expansión, frecuencias portadoras e intervalos de tiempo.

Los canales lógicos pueden clasificarse en Canales de Control y Canales de Tráfico, donde:

Canales de control:


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o BCCH (Broadcast Control CHannel): Sentido descendente. Difunde la información en la red.

o PCCH (Paging Control CHannel): Tiene sentido descendente, y se usa para enviar los avisos a los móviles localizados en la red.

o CCCH (Common Control CHannel): Es bidireccional, y es utilizado para la señalización con móviles que no tienen conexión RRC.

o DCCH (Dedicated Control CHannel): También es bidireccional y se usa para la señalización con un móvil específico.

Canales de tráfico: o DTCH (Dedicated Trafic CHannel): Es bidireccional y se

usa para la transfernecia de información con un móvil específico.

o CTCH (Common Trafic CHannel): Transfiere información de punto a multipunto de manera bidireccional.

Los canales de transporte pueden considerarse como servicios ofrecidos por la capa 1 a las capas superiores. Llevan asociados distintos formatos de transporte definidos por la codificación de datos, entrelazado, velocidad de bits y proyección sobre canales físicos. En estos canales, las componentes de información y señalización van multiplexadas en tiempo; equivalen a los canales lógicos de GSM. Se dividen en comunes y dedicados. Los canales comunes son compartidos por varias MS aunque pueden también usarse para intercambiar información con una MS determinada con identificación “en-banda”; mientras que en los canales dedicados la MS se identifica por el canal físico que está utilizando. En UMTS no hay distinción entre canales dedicados (control) vinculados a un canal de tráfico y los que no lo están. Los canales comunes son:

BCH (Broadcast CHannel): Difunde la información entre red y célula en sentido descendente.

FACH (Forward Access CHannel): Tiene sentido descendente y es utilizado para el envío de información a móviles cuya situación es conocida.

PCH (Paging CHannel): Similar al FACH pero a móviles cuya situación no es conocida; también en sentido descendente.

DSCH (Downlink Shared CHannel): Dedicado a la asignación de recursos con carácter descendente.

RACH (Random Access CHannel): Tiene sentido ascendente y se encarga del acceso aleatorio de los móviles.


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CPCH (Common Packet CHannel): Se encarga de la transmisión de paquetes sin asignación exclusiva en sentido ascendente.

El canal dedicado DCH tiene sentido bidireccional, y se encarga de la transmisión de información y señalización en un móvil específico. Se han definido dos modos de funcionamiento en UMTS-WCDMA:

Modo FDD con dos portadoras por radiocanal para operación en bandas de frecuencias emparejadas. Idóneo para servicios simétricos, con una amplia gama de velocidades

Modo TDD con una portadora por radiocanal para operación en bandas de frecuencias no emparejada; resulta adecuado para servicios asimétricos en entonos de interiores y microcelulares. En este modo, los requisitos de sincronización son más estrictos y exigen más márgenes (overhead) para los tiempos de guarda y rampas de variación de potencia.

El Multiacceso FDD tiene dos modos: Bandas Emparejadas (Paired Bands)

Enlace Ascendente: 1920 – 1980 MHz Enlace Descendente: 2110 – 2170 MHz 60 MHz = 12 Portadoras

Bandas no emparejadas (Unpaired Bands)

2010 – 2025 MHz 1900 – 1920 MHz 35 MHz = 7 Portadoras

Un canal físico es una asociación de códigos e intervalos dentro de una estructura de tramas. Por ello:

En FDD : Par (Frecuencia Portadora, Código). En TDD: Tripleta (Frecuencia Portadora, Código, Intervalo). Los

canales físicos se diferencian o clasifican: 1. Según el sentido de la transmisión:

Ascendente. Descendente.

2. Según la asignación a estaciones móviles: Comunes. Dedicados.

3. Según el tipo de información intercambiada: Datos. Control.

Los diferentes canales físicos según la asignación a estaciones móviles son:

Comunes: o P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel):

Sentido descendente. Se encarga de soportar el BCH.


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o S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel): Es el encargado de soportar el FACH y el PCH y tiene sentido descendente.

o PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): Tiene sentido descendente y soporta el DSCH.

o PRACH (Physical Random Access CHannel): Soporta el RACH. Sentido ascendente.

o PCPCH (Physical Common Packet CHannel): Soporta el CPCH. Sentido ascendente.

o CPICH (Common PIlot CHannel): Tiene sentido descendente y es un piloto continuo para referencia de potencia y fase a las MS.

o SCH (Synchronization CHannel): Es descendente y se encarga de la sincronización de las MS con una célula.

o AICH (Acquisition Indicator Channel): Notifica la aceptación o el rechazo de solicitudes de registro en sentido descendente.

o AP-AICH (Access Preamble Acquisition Indicator Channel): Es similar al AICH pero con solicitudes de uso del CPCH y tiene sentido descendente.

o CSICH (CPCH Status Indicator CHannel): Tiene sentido descendente e informa de la disponibilidad del CPCH.

o CD/CA-ICH (Collision Detection Channel Assignment Indicator CHannel): Informa sobre la detección de colisiones y es el encargado de la asignación del CPCH. Tiene sentido descendente.

o PICH (PIlot CHannel): En sentido descendente informa al MS sobre la decodificación del PCH.

Dedicados: o DPDCH (Dedicated Physical Data CHannel): Es

bidireccional y se encarga del tráfico de datos de DCH. o DPCCH (Dedicated Physical Control CHannel): También

es bidireccional y se encarga del tráfico de señalización del DCH.

2.3.3 Proceso de conexión

El modelo de interconexión de UMTS mostrado hasta ahora (Figura 2-47) es útil aquí, en el sentido en que diferentes procedimientos hacen uso de distintas capas de la red UMTS, de esta manera se tiene un proceso dividido en capas. La capa de transporte es usada en cualquier procedimiento: la señalización de transporte siempre es requerida y el transporte de datos de usuario es requerido en muchas transacciones. Las funciones de la capa radio son necesarias siempre que los servicios de la red de acceso son requeridos para un procedimiento básico. El


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control general de las transiciones de sistema es soportado por protocolos de red, los cuales invocan procedimientos básicos de manera secuencial y determina cómo se lleva a cabo la transacción a través de los escalones de la secuencia. Básicamente, cualquier transacción de la red puede ser dividida en los ocho pasos representados en la Figura 2-48. Para cada escalón de la cadena puede distinguirse un procedimiento básico:

Figura 2-48. Modelo básico de transacciones de red UMTS

Paging: es un procedimiento de la capa Mobility Management

(MM) usado para búsquedas con un operador dado con el área de cobertura. Este procedimiento solo es ejecutado si la transacción es originada por la red. Existen dos tipos de Paging, según el estado anterior del terminal al que va dirigido. La diferenciación entre paging tipo 1 y 2 tiene lugar en la RNC.

o Tipo 1: En el que la conexión se establece por primera vez. Se enviará a través de los canales Cell_PCH o URA_PCH, según si el usuario está en modo idle o registrado en la red UTRAN respectivamente. Este tipo de paging puede ser enviado también para usuarios que no estén registrados en alguna célula.

o Tipo 2: La red intenta localizar a un terminal con el que ya tiene conexión previamente. Este tipo de paging está destinado a usuarios que se encuentran en modo dedicado (Cell_DCH) o en modo FACH (Cell_FACH); siempre está dedicado y direccionado a un solo UE.

Estos dos tipos se ven en las figuras expuestas a continuación:

•RadioNetwork(ControlPlane)•RadioNetwork(ControlPlane)

Paging

•RadioNetwork(ControlPlane)RRCConnectionSetup

•RadioNetwork(ControlPlane)•SystemNetwork(ControlPlane)

TransactionReasoning


AuthenticationandSecurity


TransactionSetupandRadioAccessBearerAllocation


Transaction


TransactionClearingandRadioAccessBearerRelease

•RadioNetwork(ControlPlane)RRCConnectionRelease


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Figura 2-49. Paging Type 1

Figura 2-50. Paging Type 2

Radio Resource Control (RRC) connection setup: es un

procedimiento elemental que permite establecer la conexión radio entre el terminal y la red de acceso radio (RAN).

Figura 2-51. RRC Connection Setup

La Figura 2-51 muestra el proceso de conexión entre el UE y la RNC a través de la interfaz Uu e Iub. La conexión RRC siempre empieza con un mensaje por parte del terminal RRC CONNECTION REQUEST enviado a través del canal CCCH (el canal CCCH en dirección ascendente es igual al RACH, y esta petición de conexión RRC se envía a través del canal físico PRACH). Este mensaje de petición es recibido en el RNC a través del puerto Iub, y es aquí cuando la entidad RRC del RNC cambia su estado de idle a connected (ya sea en el canal Cell_FACH o Cell_DCH). Después, la RNC se comunica con el UE a través de los canales de control comunes (FACH y RACH respectivamente). El mensaje de petición de conexión RRC contiene toda la información necesaria acerca de la conexión radio requerida y la identidad del operador y el terminal (IMEI (International Mobile


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Equipment Identity), TMSI (Temporary Mobile Equipment Identity), LAI (Location Area Identity), RAI (Routing Area Identity)). El mensaje de RRC CONNECTION REQUEST debe indicar cuantos de estos valores se han insertado en el mensaje, y de acuerdo con este valor debe definir cada uno de estos parámetros. Además de estas identidades, el mensaje citado contiene la razón de la petición de canal radio. Existen numerosas razones por las que un UE puede pedir el canal:

o Originar una llamada de voz. o Originar una llamada streaming. o Originar una llamada interactiva. o Originar una llamada en background. o Terminar la conversación de voz. o Terminar una llamada de streaming. o Terminar una llamada interactiva. o Terminar una llamada en background. o Llamada de emergencia. o Señalización de alta prioridad. o Señalización de baja prioridad. o Llamada de reestablecimiento.

Tal y como puede comprobarse de esta lista, el mensaje de RRC CONNECTION REQUEST además indica qué tipo de QoS (Quality of Service) será requerido cuando tenga lugar la transacción. Una llamada de emergencia será tratada de manera diferente por la red. Según la razón de esta petición de conexión, la RNC toma la decisión de concederla, asignando recursos comunes o compartidos de la red. La interfaz Iub queda abierta cuando la RNC envía un mensaje de NBAP RADIO LINK SETUP a la BS. Este mensaje contiene la descripción del formato de transporte, la información del control de potencia y la información de código, es decir, el scrambling code uplink para la comunicación WCDMA-FDD. En la figura a continuación se recuerda la ventaja de utilizar una señal con codificación frente a utilizarla sin codificación:


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Figura 2-52. Codificación de canal.

Conviene recordar la diferencia entre el spread code (o código de ensanchamiento) y el scrambling code. “El código de scrambling no aumenta la tasa de chip: se multiplica chip a chip”.

Figura 2-53. Spread Code y Scrambling Code.

Estos conceptos se detallarán más adelante en el apartado Parámetros reportados. Continuando con el proceso, la estación base (BS) asiente el mensaje enviando NBAP RADIO LINK SETUP RESPONSE. Este mensaje informa a la RNC sobre la dirección de la capa de transporte. El SRNC (Serving Radio Network Controller) comienza con el establecimiento de la conexión de acuerdo con la información recibida de la BS. Este procedimiento se lleva a cabo por el plano de control interno de la capa de transporte en la interfaz Iub. Cuando la comunicación Iub está lista para ser usada, la RNC envía un mensaje RRC CONNECTION SETUP al UE sobre los canales de control comunes (FACH en el caso de una conexión usando el canal DCH si se trata de una comunicación en dedicado). En este mensaje el SRNC informa al terminal de usuario UE el formato de transporte, el control de potencia y los


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códigos usados, que en el caso de una comunicación WCDMA-FDD sería el scrambling code en sentido descendente. El UE confirma el establecimiento de la comunicación con un mensaje RRC CONNECTION SETUP COMPLETE.

Transaction reasoning: el terminal indica a la red (Core

Network) el tipo de conexión que desea. Basándose en la información que recibe, la red puede decidir proseguir con la conexión o finalizarla.

Figura 2-54. Transaction Reasoning

Tiene lugar una vez que la conexión ha sido establecida.

El procedimiento de autenticación y seguridad: autentifica de manera mutua el operador de UMTS y la red; posteriormente activa los mecanismos de seguridad necesarios para la acceso a la red.

Figura 2-55. Authentication and security control

Durante el establecimiento de la conexión RRC el UE ya ha informado al RNC, usando los parámetros de clasificación, sobre sus capacidades, como por ejemplo los algoritmos de seguridad que soporta. El terminal de usuario y la red se autentican mutuamente enviando al un mensaje MM AUTHENTICATION REQUEST en el payload de los mensajes RANAP AND RRC DIRECT TRANSFER dirigidos al terminal. Tras la ejecucion de los algoritmos de autenticación en el USIM (Univeral Subscriber Identity Module), el terminal de usuario responde con un mensaje MM AUTHENTICATION RESPONSE que envía de nuevo en el payload del mensaje anteriormente citado. En este diálogo el RNC actúa


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como un relevo que reenvía el contenido de RANAP DIRECT TRANSFER a RRC DIRECT TRANSFER y viceversa. La red de núcleo o CN indica a la interfaz UTRAN que la transacción debe ser encriptada con un mensaje RANAP SECURITY MODE COMMAND. Este mensaje indica a la UTRAN los algortimos de seguridad y la integridad del canal de comunicación, así como las claves de encriptación. Basándose en esta información la RNC manda al UE comenzar con la encriptación usando las claves y los algoritmos correspondientes enviando el mensaje RRC SECURITY MODE COMMAND. Acusando con un mensaje RRC SECURITY MODE COMPLETE el terminal de usuario indica que ha usado correctamente los algoritmos de protección y encriptación, protegiendo en adelante el resto de la comunicación. Tras este mensaje, la RNC indica a la CN que el procedimiento se ha completado satisfactoriamente.

Transaction setup and Radio Access Bearer (RAB): localiza e identifica los recursos necesarios para la conexión, según el tipo de acceso que se realice (basado en conmutación de circuitos o de paquetes).

Figura 2-56. Transaction setup con RAB allocation (CS)

En una transacción CS la información es enviada a través del mensaje RRC/RANAP DIRECT TRANSFER. Estos mensajes pueden llevar en sus payload los mensajes de CC SETUP, como se muestra en la Figura 2-56. Estos mensajes identifican la transacción e indican los requisitos de QoS; en otras palabras, el tipo de portadora que se requiere para el servicio cuyos parámetros pueden contener:

o Transaction Identifier (TI) o Identificador de Stream o Clase de tráfico


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o Indicador de asimetría o El bit rate máximo o El bit rate garantizado

Según el valor de TI, el UE y el nodo de la CN serán capaces de distinguir entre sí sus llamadas, ya que cada llamada tiene su propio TI. El identificador de stream reconoce la portadora usada en la llamada; si no existe significa que el protocolo de CC en el UE quiere establecer una nueva portadora. Una vez que se ha recibido el mensaje de CC SETUP, el servidor MSC entra en acción. Antes de nada, comprueba que el UE y el operador tienen permitido utilizar los recursos que han pedido. Si es afirmativa la respuesta a este chequeo, el servidor MSC comienza con la asignación de RAB con un único identificador y pidiendo la configuración de un RAB con los parámetros de QoS necesarios. Ésto lo hace utilizando el mensaje RANAP RAB ASSIGNMENT REQUEST en la interfaz Iu. Cuando el RNC recibe esta petición, comienza con el reparto de portadoras radio comprobando los recursos disponibles para satisfacer el QoS. Si es así, la asignación de la portadora será conforme con el QoS requerido. Si no es así, el RNC puede seleccionar otra portadora aunque no se cumpla el QoS o poner en cola la petición a la espera de la disponibilidad de la portadora que satisfaga el QoS. Estos casos especiales merecen un trato especial. La RNC informa al UE de la asignación de la portadora enviándole un mensaje RRC RADIO BEARER SETUP. Cuando el UE recibe este mensaje, combina la información que originariamente envío a la red con el mensaje CC SETUP con el identificador de portadora que le ha sido asignada. De esta manera, el terminal de usuario puede enrutar su tráfico de datos en la interfaz de usuario en la portadora correcta. En cuanto el UE es capaz de recibir datos de la nueva portadora, siente enviando el mensaje RRC RADIO BEARER SETUP COMPLETE a la RNC. La RNC debe establecer una portadora Iu para la nueva comunicación además de indicar a la MSC servidora de que un RAB ha sido asignado enviando un mensaje RANAP RAB ASSIGMENT RESPONSE. Además, si la RNC hace cualquier cambio en el valor del QoS requerido por el MSC, será indicado en este mensaje. El procedimiento continúa a partir de ahora en el nivel de protocolo CC.

El procedimiento elemental de Transaction es la fase en la que

existe una conexión activa con el plano de usuario.


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Transaction clearing and RAB release: es el procedimiento en el que se liberan todos aquellos parámetros relacionados con la conexión que está teniendo lugar.

Cuando una conexión tiene lugar en el plano de usuario, éste plano debe ser cerrado lo primero de todo. Esta desconexión se muestra en la Figura 2-57, en la que el proceso es originado en un UE, aunque también lo puede comenzar la CN. Una vez que se ha desconectado el plano de usuario, el sistema libera el RAB con un subprocedimiento que usa los mensajes RANAP RAB ASSIGMENT REQUEST y RANAP RAB ASSIGMENT RESPONSE. El terminal de usuario aún disfruta de una conexión RRC a la red UTRAN y ningún otro RAB para el mismo UE debe existir aún.

Figura 2-57. CS transaction clearing and RAB release.

RRC connection release: contiene todos los mecanismos

necesarios para que la conexión entre el UE y la red de acceso pueda establecerse.

Figura 2-58. RRC connection release.

Este procedimiento siempre es empezado por la RNC, que identifica que conexión RRC debe ser liberada y envía la información al UE con el mensaje RRC CONNECTION RELEASE. El terminal de usuario debe confirmar que la conexión ha sido liberada enviando un RRC CONNECTION RELEASE COMPLETE.


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Tras esto, la RNC comienza a liberar los recursos de la interfaz Iub intercambiando los mensajes NBAP RADIO LINK DELETION y NBAP RADIO LINK DELETION RESPONSE. Cuando la eliminación del radioenlace llega al nivel NBAP, la portadora de los datos de transporte de la interfaz Iub es liberada.

2.3.4 Parámetros reportados

Sobre la calidad de servicio (QoS) se pueden definir distintas características según la base en la que se sustente:

Tecnología: o Retardo. o Caudal. o Anchura de Banda. o Indisponibilidad. o Tasa de errores.

Percepción del usuario. o Prioridades. o Calidad subjetiva de imágenes y sonidos. o Seguridad. o Confidencialidad. o Coste.

Gestión estática de los recursos. o Tipificación de QoS. o Control de admisión. o Reserva de recursos. o Negociación de recursos en un entorno cambiante.

Gestión dinámica de los recursos. o Monitorización de la comunicación. o Seguimiento de los parámetros de acceso al sistema. o Negociación de valores de parámetros. o Sincronización entre servicios simultáneos.

En este proyecto se intenta mantener un equilibrio entre los aspectos tecnológicos y la percepción del usuario. Los KPI’s reportados en UMTS son similares a los ya citados en GSM, ya que en ambas tecnologías se valora el servicio de voz. Sin embargo, cabe destacar aspectos que diferencian ambas tecnologías a la hora de reportar datos al cliente. Para ello se comenzará con un breve repaso al modelo de transmisión de UMTS para comprender mejor estas diferencias entre tecnologías. A continuación se describirán aquellos parámetros que únicamente se reportan en UMTS:


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6UMTS está basado en una tecnología en ensancha la energía RF a una banda ancha, haciendo así que la señal ocupa más ancho de banda. Esto conlleva una desventaja, pero se compensa con la gran ventaja que aporta, y es que varias estaciones UMTS pueden transmitir en la misma frecuencia al mismo tiempo y en el lado receptor se pueden separar las diferentes transmisiones. Este método es el llamado CDMA (Code Division Multiple Access). Para permitir esta separación en la recepción, el usuario debe modular con un código binario (key) antes de transmitir. Para un bit de datos 1, es transmitido el código binario negativo, para un bit de datos 0, se transmite el mismo código. Por ejemplo, si el código tiene una longitud de 4 bits, el rate de datos transmitidos y el ancho de banda RF resultante son 4 veces superior al que resultaría sin el factor de ensanchamiento (spreading).

Figura 2-59. Principio del ensanchamiento de espectro

Los códigos usados en UMTS tienen una secuencia pseudo random de bits, haciendo que la señal que se está transmitiendo parezca ruido (Pseudo Noise o PN). Para evitar que se confunda entre código y mensaje transmitido, a cada bit del código se le llama chip. Así, la nueva tasa de bit transmitido es la tasa de chip, en lugar de la tasa de bit de usuario. Los receptores implementan un proceso de correlación con la señal recibida y el código usado. Incluso si alguno de los bits es destruido por interferencia de otras estaciones UMTS que estén en la misma frecuencia, los datos originales puede ser filtrados y extraídos. Físicamente, el la energía RF ensanchada en la banda extendida es

6 Todos estos conceptos se detallan y profundizan en el documento digital http://www.erodocdb.dk/Docs/doc98/official/pdf/ECCREP103.PDF


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combinada por el receptor y reducida a banda estrecha mediante el proceso de correlación. Esta concentración suprime cualquier interferencia (de bandas estrecha y ancha) mediante lo llamado “system gain”; de manera que se obtiene una gran resistencia a interferencias.

Figura 2-60. Proceso de transmisión

Los receptores comerciales de UMTS o (UE) incluyen el receptor RF, las etapas de correlación y el demodulador.

RSCP

El RSCP (Received Signal Code Power) es la energía resultante del proceso de correlación y descrambling; normalmente se mide en dBm. El RSCP no puede ser calculado como una potencia RF recibida con un monitor de recepción o un analizador de espectros, sino que como la señal ha sido filtrada con el código correcto (el definido por el UE), debe usarse un receptor de correlación para calcularlo usando el código específico. Un receptor de UMTS comercial tiene que saber el código que se transmite para poder realizar el proceso de correlación.

Ec/Io

El Ec/Io es la tasa de energía recibida por chip (o bit de código) por nivel de interferencia recibido; normalmente se expresa en dB. En caso de que no exista interferencia como tal, este nivel se define como el de ruido presente. Sin embargo, en una red de UMTS el UE recibirá normalmente la señal desde diferentes celdas, todas transmitidas en la misma frecuencia pero diferente código de scrambling. Existen ocasiones en las que el UE se encuentra cerca de


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un nodo y tiene un alto nivel de RSCP pero no es capaz de conectarse, ya que hay cerca otro nodo que le está interfiriendo la comunicación. Este efecto se llama “pillot pollution” y los planificadores de red intentan evitarlo, localizando los nodos lo suficientemente espaciados. Para medir el Ec/Io se necesitará el mismo equipo que para el RSCP, ya que es necesario calcular la energía de chip. El antes citado “system gain” o ganancia de sistema, permite que exista comunicación aunque el nivel de interferencia sea mayor que el nivel de señal, por lo que el parámetro Ec/Io tomará valores negativos aun cuando la comunicación sea posible; cabe destacar que en la mayoría de los casos prácticos el valor será negativo. Además de estos parámetros, es importante tener presente otro más aunque éste no se reporte, y es el RSSI o Received Signal Strength Indicator. El RSSI compara los dos parámetros anteriores mediante la fórmula:

dBIEdBmRSCPdBmRSSI oc

Al igual que los parámetros que lo componen, es necesario el mismo equipo para calcularlo. Para la red, según los criterios del cliente, se imponen unos umbrales a partir de los cuales se consideran unas muy malas condiciones radio y calidad. En este caso, para que sirva de orientación se toman:

Ec/Io > -12 dB (Calidad) RSCP > -110 dBm (Nivel)

Porcentaje de uso de tecnología

Otro factor importante a reportar al cliente para evaluar el estado de la red es el porcentaje de tiempo que se usa cada tecnología. Con los valores de este parámetro se puede lograr una visión global de la cobertura 3G de una zona determinada, así como de la calidad de servicio en dicha zona. Se supone una zona determinada en la que la operadora tiene un despliegue 3G casi al 100%, es decir, se han instalado nodos B que cubren casi la totalidad del territorio. Cuando se presenta el valor de este parámetro en esta zona se detecta que el porcentaje de uso de 3G frente a 2G es de un 40%. De aquí se puede concluir que se requieren trabajos de optimización en la red, ya que estos valores indican problemas en la red, ya sean por RSCP o Ec/Io.


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De igual manera se actuará para datos, detallado en el apartado Parámetros para datos HSPA.

Porcentaje de HO 3g‐2g successful

Existen las diferentes categorías de handover (también denominados handoff):

Hard Handover: significa que todos los radioenlaces que tiene el UE se eliminan por completo antes de que los nuevos radioenlaces sean establecidos. El hard handover puede ser seamless o non-seamless. Cuando es seamless, éste no es perceptible para el usuario. En la práctica, cualquier handover que requiera un cambio en la frecuencia de portadora (inter-frequency handover) será siempre un hard handover.

Soft Handover: Significa que los radioenlaces son añadidos y eliminados de manera que el UE siempre tiene al menos algún radioenlace con la red UTRAN. El soft handover hace uso de la macrodiversidad, que significa que varios radioenlaces pueden ser establecidos a la vez. El soft handover es usado cuando el terminal se mueve entre varias celdas que operan a la misma frecuencia, cambiando únicamente de Scrambling Code.

Softer Handover: Es un caso especial del soft handover, y es que los radioenlaces que entran en juego pertenecen al mismo Nodo B. En este tipo de handover se puede implementar la macrodiversidad con el máximo ratio de combinación posible en un mismo Nodo B. Este efecto de macrodiversidad puede darse únicamente en el sentido downlink.

Además de esta clasificación de los handover según la manera de añadir y eliminar los radioenlaces, éstos pueden clasificarse según los cambios de red que se realicen en el handover:

Inter/intra system handover: Si el terminal cambia o no de tecnología (de 3G a 2G o viceversa).

Inter/intra cell handover: Si el terminal cambia o no de celda.

Los handover intra-cell o inter-cell pueden ser: Handover 3G -3G (por ejemplo entre UMTS y otros sistemas

3G) FDD soft/softer handover FDD inter-frequency hard handover FDD/TDD handover (cambio de celda) TDD/FDD handover (cambio de celda) TDD/TDD handover Handover 3G - 2G (por ejemplo handover a GSM) Handover 2G - 3G (por ejemplo handover desde GSM). Este

handover no se usa en España.


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Además, el handover puede darse por diferentes circunstancias. Se sabe que el handover es debido a la situación en la que el usuario puede ser servido por otra celda más eficiente (ya sea por pérdida de potencia o cobertura como por interferencia); pero además pueden existir otras razones que generen el handover, como por ejemplo una sobrecarga en un sistema. Se sabe que HSPA no es una tecnología como tal, sino que se implementa sobre UMTS, por lo que la red UMTS soporta una gran carga de usuarios. Puede darse la situación en la que la red tenga sobrecarga y decida que los usuarios hagan uso de tecnología 3G únicamente para la transmisión de datos, liberando así la red de los usuarios con conexiones de voz. El Active Set (AS) es definido con el set de nodos B a los que el terminal está conectado de manera simultánea. Por ejemplo, las celdas UTRA que asignan un canal DPCH downlink al UE constituyen un active set. Las celdas que no están incluidas en el active set pero sí en la CELL_INFO_LIST forman parte del Monitored Set (MS). Aquellas celdas que son detectadas por el UE y que no pueden incluirse en los dos sets anteriores son el Detected Set (DS). De esta manera, el móvil tendrá varias Celdas en su Active Set, cada una de ellas con diferente SC (Scrambling Code). En el Monitored Set tendremos diferentes celdas con diferentes frecuencias. Por tanto, el porcentaje de handover completados de manera satisfactoria dará una visión de la calidad de configuración establecida en la red, ya que es posible que existan errores en la definición de los sets anteriores, apareciendo en ellos celdas no vecinas. En el apartado dedicado a GSM se detalló la importancia de los handover en los parámetros de accesibilidad y mantenibilidad.

2.4 Parámetros para cobertura En este proyecto la cobertura no juega un papel importante en sí misma como lo juega en el proyecto de outdoor. Como se comentará posteriormente, en este otro proyecto se hace uso de escáneres que “barren” las frecuencias usadas en GSM y UMTS. Esto permite tener una visión de cada uno de los canales para todos los operadores. Este barrido de frecuencias permite leer los valores de diferentes parámetros. Un ejemplo de la visión que da un escáner es esta:


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Figura 2-61. Lectura de un escaner Tal y como puede verse en la figura anterior, para cada canal se puede leer el valor de diversos parámetros (en este caso el nivel de recepción de potencia y el nivel C/I o nivel de interferencia a la portadora). Estos parámetros a visualizar son configurables dentro de una lista, por lo que se tiene gran flexibilidad para analizar los resultados de una medida. Con esta herramienta, al analizar cada medida se puede hacer uso de la lectura del escáner en ese preciso instante, por lo que es más fácil localizar el motivo de una caída o de un fallo de accesibilidad en una llamada. Sin embargo, en este proyecto de indoor no se puede hacer uso del escáner por los motivos ya comentados. Así, se tendrá que hacer uso de los teléfonos móviles del equipo para realizar mediciones de cobertura. Estas medidas no son más que un registro de lo que realiza el móvil en estado idle o en espera. Con estas medidas se puede ver qué ocurre con el teléfono móvil mientras está en el canal compartido. En modo idle el móvil no tiene asignados recursos dedicados para poder comunicarse con la red, por lo que si la red necesita comunicarle al móvil que está siendo llamado hace uso del canal compartido RACH (uplink), mientras que si el móvil necesita hacerle saber a la red que quiere realizar una llamada, éste hará uso del canal broadcast PCH (downlink).

2.5 Parámetros para datos HSPA Antes de analizar los estos parámetros, se debe comprender el procedimiento en una llamada de datos. Para ello se presentan los pasos definidos por el estándar en una llamada de datos y a continuación se presentan cada uno de los parámetros que se analizan en este tipo de llamadas.


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A medida que se presenten los parámetros analizados en este proyecto, se introducirán los conceptos básicos de esta tecnología. Además, este estudio se centra en la tecnología HSPA, ya que es la que está bajo estudio por parte de las operadoras al querer suplantar GPRS por esta novedosa tecnología. Una comunicación de datos en una red 2.5G (GPRS) o 3G (UMTS) comienza cuando se enciende el terminal. En este momento se lanzan una serie de procesos de mutua validación para que el terminal realice lo que se denomina attach a la red (en ese momento el nodo SGSN (Serving GPRS Support Node) ya conoce qué capacidades tiene el usuario, a qué servicios debe darles acceso si lo solicita, todo ello previa consulta al HLR (Home Location Register)). En este momento es cuando aparece el icono de cobertura (de datos) en el terminal y está registrado en el SGSN. Este nodo guardará un registro de todos los usuarios que estén en su zona de localización. Posteriormente el usuario debe determinar que quiere comenzar una comunicación de datos. En este momento selecciona el APN (Access Point Network) al que se quiera conectar (por ejemplo pueden ser internet, WAP, una VPN privada de la empresa, etc…) esto activará lo que se denomina un PDP Context, que no es más que la definición de qué servicio y con qué calidad del mismo quiere el usuario. Cuando se activa el PDP Context se crea un túnel GTP (GPRS Tunnelling Protocol) que no es más que un túnel del tráfico de usuario entre el SGSN que le da servicio y el GGSN (Gateway GPRS Support Node) que opera el APN. A partir de este momento, el terminal del usuario tiene una IP (pública o privada) para acceder al servicio solicitado, y todo su tráfico va tunelizado hasta el interfaz de salida del GGSN (denominado Gi en GPRS). Dependerá de la configuración del operador de telecomunicaciones cómo quiera configurar la red perteneciente a dicho interfaz (Gi), si la quiere dejar libre, si tuneliza, si coloca los DNS's o firewall's etc. Pero aquí es donde termina el estándar. Una vez revisados los conceptos básicos se presentan los parámetros a analizar para las llamadas de datos:

2.5.1 Servicios de Valor Añadido (VAS)

Las operadoras ofrecen a sus abonados diferentes tarifas según los servicios que se presten. Las tarjetas SIM (Subscriber Identify Module) almacenan información específica de la red, usada para autenticar e identificar a los suscriptores en ella, siendo la más importante el ICC-ID, el IMSI (International Mobile Subscriber


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Identity), la clave de autenticación (Ki) y la identificación de área local (LAI). La tarjeta SIM también almacena otros datos específicos del operador como el número del SMSC (centro de servicio de mensajes cortos), el nombre del proveedor de servicio (SPN), los números de servicio de marcado (SDN) y las aplicaciones de servicios de valor añadido (VAS). La SIM es un microchip que es implantado en una check card (actualmente poco utilizado) o en una pieza de plástico de 1 cm. cuadrado (Plug-in SIM). Excepto para llamadas de emergencia, un teléfono móvil GSM no puede ser usado sin la SIM. La terminología GSM distingue entre la estación móvil y el equipo móvil. El equipo móvil se transforma en una estación móvil cuando la SIM es insertada. No hay diferencias de funcionamiento entre la ID-1 (Check Card) SIM y la SIM plug-in, exceptuado el tamaño, que es la ventaja por la cual actualmente solo se utilizan SIMs plug-in. La SIM determina el número y las llamadas facturadas al operador. También, la SIM es utilizada como una base de datos. Las correspondientes descripciones están disponibles en la especificación GSM 11.11. Los operadores tienden a estructurar su red por planos o niveles funcionales para aumentar su eficiencia y poder prestar servicios de valor añadido más avanzados. Hace algún tiempo, el desarrollo de los servicios de valor añadido se basaba en la modificación del software de las centrales. Sin embargo, cuando se popularizaron estos servicios, tal método se mostró inviable dada la complejidad que requería su mantenimiento. Esta fue la razón para que se añadiese al plano de transporte un plano adicional de servicios, que se materializó en la red inteligente. En UMTS se busca una arquitectura que permita desarrollar aplicaciones y servicios siguiendo el modelo de Internet, arquitecturas del tipo cliente-servidor, para poder ofrecer a los usuarios servicios que se ajusten a sus necesidades, acortando los tiempos de desarrollo y lanzamiento al mercado. Ésto conduce al concepto del entorno personalizado de servicios PSE (Personal Service Environmment). El PSE de un usuario describe unívocamente el modo en el que éste desea percibir e interactuar con los servicios que tiene suscritos. El modo de materializar este concepto es el perfil de usuario (User Profile). El perfil de usuario es un conjunto de características asociadas a un usuario concreto, las cuales se pueden dividir en:

Características asociadas a los servicios que el usuario desea emplear, condiciones de estos servicios y preferencias. Estas características se recogen en un perfil denominado User Service Profile. Este perfil incluye una lista de los servicios que el usuario tiene suscritos, si están o no


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activados y referencias a las preferencias del uso del servicio (por ejemplo números a los que desviar y condiciones de desvíos, listas de números a los que restringir las llamadas entrantes, etc.).

Características asociadas al modo en que los servicios se personalizan para su presentación al usuario. Éstas se recogen en el User Interface Profile. En este perfil se incluyen la personalización del menú en pantalla (por ejemplo contenidos y colocación de los iconos), la personalización de la pantalla del terminal (por ejemplo el tipo de letra, color del fondo, volumen, tono de llamada, etc.) y preferencias del uso de la red (idioma en el que recibir las locuciones de red y servicios, etc.).

De esta manera, según el servicio a medir, se usan SIM con diferentes perfiles de usuario. Uno de los parámetros más visibles para el usuario es la velocidad de descarga y subida de datos. Las mediciones pretenden analizar el estado de la red, por lo que las SIM que se utilicen no deben tener ningún tipo de limitación de velocidad, para que la red asigne todos los recursos que tiene disponibles y los valores que se obtengan sean los máximos alcanzables. Algunas de las tarifas actuales que ofrecen las operadoras tienen un límite de tráfico de datos en un periodo de tiempo, habitualmente un mes natural, a partir del cuál al usuario se le limita la velocidad de tráfico; por lo que habrá que prestar especial atención a que las operadoras asignen a las SIM lo contratado. Ésto se puede comprobar fácilmente con la herramienta usada en el proyecto, que extrae los mensajes de capa 3 que la red envía al terminal, indicándole la velocidad máxima que puede alcanzar. De esta manera, se puede comprobar que la red está asignando la velocidad máxima adecuada al servicio que se puede utilizar y que se ha contratado (en este caso siempre se contrata el mayor posible).

2.5.2 GPRS Attach

El procedimiento de GPRS Attach se ejecuta para alterar el estado del terminal móvil pasando del estado IDLE en el que no se puede transmitir o recibir información al estado READY. Existen dos tipos de attach: GPRS Attach y combined GPRS/IMSI attach. Para los terminales móviles de clase A y B se pueden dar los dos tipos de procedimientos, mientras que para los terminales móviles de clase C únicamente el GPRS attach (previamente se habrá realizado el IMSI dettach si era el caso).


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En el procedimiento de attach el terminal móvil se identifica a través de un P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity) o de su IMSI, indicando el tipo de attach que pretende realizar. Después de ejecutarse la función de attach el terminal móvil pasa del estado IDLE al estado READY, generándose un contexto de gestión de la movilidad, en el terminal móvil y en el SGSN (Serving GPRS Support Node). Desde el estado READY el terminal móvil puede activar contextos de transferencia de información para el intercambio de paquetes. A modo de ejemplo en la Figura 2-62 se muestra el procedimiento de combined GPRS/IMSI attach y PDP Context que se verá más adelante. Esta figura se puede encontrar más detallada en la web www.eventhelix.com.

Figura 2-62. GPRS Attach y PDP Context


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El terminal móvil inicia el procedimiento enviando un mensaje de requerimiento de attach hacia el SGSN con los parámetros:

IMSI o P-TMSI Old RAI, Routeing Area Identify Classmark CKSN Attach type (GPRS attach o combined GPRS/IMSI attach) DRX parameters: Discontinous Reception parameters Old P-TMSI Signature

Si el terminal móvil se identifica con un P-TMSI y el SGSN de contacto es diferente al que le proporcionó dicho identificador, el SGSN nuevo envía un requerimiento de identificación al SGSN viejo. Sólo en el caso de que el identificador P-TMSI no es reconocido por el viejo SGSN se obliga al terminal móvil a que comunique su IMSI. A continuación el terminal móvil es autenticado. Si el SGSN de contacto es diferente al del GPRS detach previo o si es la primera vez que se realiza el GPRS attach, el SGSN informa al HLR para realizar una actualización de posición. El HLR (Home Location Register) por su parte realiza una cancelación de localización sobre el SGSN viejo y envía un mensaje de inserción de información de subscriptor sobre el SGSN nuevo. Posteriormente, el SGSN inicia un procedimiento de actualización de posición sobre el MSC/VLR, lo cual servirá a su vez para realizar un IMSI attach si es el caso. En esta ocasión dependiendo de si la actualización de posición es intraMSC (intra Mobile Switching Center) o interMSC intervendrán más o menos elementos. Finalmente, se informa al terminal móvil de la aceptación de la solicitud de attach realizada. La función de GPRS detach puede ser iniciada desde el terminal móvil o desde la red. El procedimiento consiste en eliminar el contexto de gestión de la movilidad residente en el terminal móvil y el SGSN al objeto de impedir el inicio de cualquier nueva transferencia de paquetes. Mediante la ejecución de esta función el terminal móvil pasa del estado READY al estado IDLE o de reposo. La función de GPRS detach puede ejecutarse desde la red de manera explícita con indicación sobre el terminal móvil o de manera implícita, eliminando el contexto de gestión de la movilidad existente para el terminal móvil sin notificación de ello. Existen dos tipos de detach: el GPRS detach y el combined GPRS/IMSI detach, así mismo existen cuatro procedimientos diferentes:

Mobile Station-Initiated GPRS detach Mobile Station-Initiated combined GPRS/IMSI detach SGSN-Initiated GPRS detach HLR-Initiated GPRS detach


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En el procedimiento de dettach el terminal móvil inicia el procedimiento enviando el mensaje de requerimiento de detach hacia el SGSN. El SGSN, al recibir el mensaje, envía otro mensaje de borrado de los contextos de transferencia de información asociados al terminal móvil hacia el GGSN, a su vez envía un mensaje de IMSI detach hacia el MSC/VLR. Si el procedimiento fuera únicamente de GPRS detach, el SGSN no enviaría un IMSI detach al VLR, sino únicamente un GPRS detach indication, de forma que el VLR deja de estar asociado al SGSN en la gestión de los procedimientos de búsqueda y actualización de posición del terminal móvil. El procedimiento de purga permite al SGSN informar al HLR de que ha eliminado los contextos de gestión de la movilidad y de transferencia de información. Esto se puede producir inmediatamente después de un GPRS detach o un tiempo después si el SGSN quiere conservar temporalmente la información por si se produjese un GPRS attach entre tanto. De esta manera, si el procedimiento de GPRS attach no se realiza puede concluirse que no hay cobertura para llamadas de voz en esa localización. Otro motivo por el que el GPRS attach no se realice correctamente puede ser que la SIM con la que se intenta realizar la conexión de datos no esté subscrita a los servicios necesarios.

2.5.3 PDP Context

Si el GPRS attach se ha llevado a cabo correctamente, se analiza este otro procedimiento. Antes de que un móvil GPRS pueda llevar a cabo un intercambio de datos es necesario que se establezca un contexto PDP (Protocolo de Datos de Paquetes) con el GGSN (Gateway GPRS Support Node)correspondiente, de forma que luego los datos puedan ser encaminados. Un contexto PDP permite transferir las PDUs de una dirección PDP entre el móvil y el GGSN.Tienen información de encaminamiento y de QoS:

Dirección PDP (IPv4, IPv6, X.121 (X.25)). Access Point Name (APN): Referencia al GGSN a utilizar. QoS solicitada. Opciones de configuración.

Los estados de un contexto se representan en la Figura 2-63.


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Figura 2-63. Estados de un contexto.

La activación de un contexto PDP se realiza desde el móvil. El procedimiento es:

a. Activate PDP Context Request. El terminal móvil envía un requerimiento de activación de un contexto PDP al SGSN pasando los parámetros de la conexión.

b. SecurityFunctions. Se intercambian las funciones de seguridad entre el SGSN y el terminal.

c. Create PDP Context Request. El SGSN hace una petición de contexto de PDP al GGSN.

d. Create PDP Context response. El GGSN responde al SGSN. e. Activate PDP Context Accept. El SGSN responde al terminal

móvil con la respuesta del GGSN.

De esta manera, si el procedimiento de PDP Context se realiza correctamente, el terminal tiene asignada la dirección IP y puede comenzar la comunicación.

2.5.4 Ping

Las medidas de datos se harán sobre los protocolos: 1. FTP DL (FTP Downlink) 2. FTP UL (FTP Uplink) 3. HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

La herramienta de análisis permite realizar un ping al servidor FTP que se usa para las pruebas. La utilidad ping comprueba el estado de la conexión con uno o varios equipos remotos por medio de los paquetes de solicitud de eco y de respuesta de eco (ambos definidos en el protocolo de red ICMP) para determinar si un sistema IP específico es accesible en una red. De esta manera se comprueba la accesibilidad del servidor FTP.


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2.5.5 Accesibilidad

Una vez hecho el ping al servidor ftp, se comienza la prueba de datos, que no es más que realizar descargas del ftp, subidas al ftp y accesos web. Si la prueba no puede iniciarse, se dice que no hay accesibilidad. Los valores habituales de accesibilidad se proporcionan en porcentajes, y suelen ser del 99%. Cuando no hay accesibilidad, la herramienta proporciona diferentes códigos de error que describen los posibles errores de conexión. Estos códigos no proporcionan detalles a nivel 4 (TCP o FTP) de la torre protocolaria, de manera que si hay un error en el enlace radio, habrá que analizar los mensajes de capa 3. Una posible clasificación para estos códigos de error podría ser:

1. Error en el protocolo FTP (autenticación del usuario, saturación del servidor...)

2. Error en el protocolo TCP 3. Error de DNS. No se encontró la IP del usuario en el servidor

DNS. 4. Error en el enlace radio. El código de error puede ser timeout o

failure in socket, por lo que no se conoce a priori la naturaleza del error que se produjo en el nivel 3.

2.5.6 Mantenibilidad

Una vez que se ha podido iniciar la prueba, se comprueba la mantenibilidad del enlace. A diferencia del caso de voz, si el enlace radio falla, la llamada no acaba. En HSDPA el procedimiento para la recepción de datos por parte de un usuario puede verse con un esquema simplificado:


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Figura 2-64. Esquema de un procedimiento HSDPA La RNC recibe paquetes para un determinado usuario, los envía a la BTS, donde son almacenados en un buffer. A partir de este momento se comienza la transmisión de los datos. Si en algún momento esta transmisión falla, la BTS recibirá un NACK (si el terminal no recibe los datos correctamente) o se cumplirá un TimeOut (si el enlace radio se interrumpe). Aunque la conexión haya fallado, los datos no se pierden, ya que continúan almacenados en el buffer. HSPA hace uso de la Solicitud de Retransmisión Automática Híbrida o HARQ, que permite que el elemento de red receptor detecte errores y, cuando proceda, solicite la retransmisión. La técnica de retransmisión, uno de los mecanismos esenciales de transmisión de datos, garantiza una recepción de paquetes de datos sin errores. Comparada con la ARQ convencional, la ventaja que introduce HARQ reside en la capacidad de combinar las estimaciones iniciales o la información explícita recibida de la transmisión original y de las retransmisiones correspondientes, con el proceso de adaptación del enlace. De este modo, ayuda a reducir el número de retransmisiones necesarias y contribuye a la adaptación del enlace sin errores independientemente de las variaciones del canal radio. Así que si la conexión es interrumpida, los datos seguirán transmitiéndose a partir del último recibido correctamente. En el caso en el que el enlace radio se pierda por completo, la BTS enviará paging al UE y se recomenzará la transmisión.


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Se profundizará un poco más sobre la continuidad de la transferencia de datos en entornos outdoor en el apartado Codificación HSDPA cuando se describa el cambio imperceptible de célula. Se dice en entornos outdoor ya que en los indoor difícilmente se producirá un cambio de célula. En el caso de HSUPA se tiene una situación similar.

2.5.7 Throughput UL

Los parámetros de configuración de HSUPA son bastante recientes, por lo que aún no se comprenden en profundidad. En este proyecto sólo se estudia si los terminales del equipo de medidas (que soportan Release 5) usan el protocolo HSUPA cuando éste está disponible y no hacen uso de Release 99. A menudo, la operación a seguir es controlar el porcentaje de tiempo de uso de cada tecnología, y si el uso de Release 99 es relevante, se estudia caso a caso revisando un mensaje de capa 3 donde se encuentra el parámetro booleano servingEDCH_RL_indicator, que indica si HSPA está habilitado o no, ya sea porque no hay cobertura HSPA o porque la red no ofrece ese servicio a un determinado usuario.

2.5.8 Throughput DL

Se analiza el throughput o volumen de trabajo o de información que fluye a través de un sistema en el enlace descendente. Se estudia a nivel de aplicación, por lo que se tiene la información real, eliminando cabeceras y retransmisiones. En los entornos indoor un handover o transferencia del servicio de una estación base a otra cuando la calidad del enlace es insuficiente es prácticamente despreciable, ya que difícilmente dentro de un edificio tendrá lugar. Sin embargo, en entornos outdoor, el número de handover puede afectar al throughput obtenido. Más adelante se verá en detalle los demás parámetros que influyen en esta velocidad de transferencia de datos.

2.5.9 Throughput HTTP

El throughput del servicio HTTP será menor que en los casos anteriores, ya que las conexiones son de menor duración. El número de cabeceras en relación con la información transmitida es mayor, por lo que se transmite menos información en el mismo tiempo.

2.5.10 Uso de tecnología Este parámetro va a comprobarse para las pruebas FTP DL y UL, ya que son las de mayor importancia para las operadoras en este tipo de estudios.


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Lo primero que se analiza es el throughput medio obtenido. Estos resultados se comparan con proyectos realizados años anteriores o con los resultados en otros emplazamientos. Esta valoración debe realizarse con frecuencia a lo largo de la campaña para evitar posibles errores de configuración el equipo. Cada uno de los terminales móviles del equipo de medidas se usa para determinadas pruebas, por lo que los terminales destinados a comprobar la cobertura HSPA deben estar forzados a la banda UMTS, mientras los destinados a comprobar la cobertura GPRS estarán forzados a 2G. Es fácil cambiar estos forzamientos, por lo que un descenso significativo en el throughput puede llevar al descubrimiento de un error y por tanto, a una corrección a tiempo para que no afecte a los resultados finales. De esta forma, si este valor es menor de lo estimado, se compara con el porcentaje de tiempo que el equipo hace uso de cada una de las tecnologías. Así, cuanto mayor sea el porcentaje de tiempo de uso de HSPA, mayor deberá ser este throughput. Cuando un terminal móvil debe hacer un cambio de tecnología, no se hace de manera inmediata, sino que existen tiempos de transición entre tecnologías. De esta forma, para las estadísticas deberán contabilizarse estos tiempos.

2.5.11 Codificación HSDPA Para ver los parámetros que influyen en la velocidad de transferencia de datos en el enlace descendente o throughput DL, se presenta el procedimiento de transferencia de datos y modulación utilizados en HSPA: En la Figura 2-66 se muestra la idea sobre la que se fundamenta el modo HSDPA. Originalmente, en la versión 4 de las redes UMTS, el tráfico de datos podía tratarse a través de los canales comunes (CCH o Communication CHannel), el DCH (Dedicated CHannel) y DSCH (Downlink Shared CHannel). Más concretamente, se utiliza éste último para los servicios de datos mientras que los datos de baja velocidad de transmisión también se pueden tratar a través del FACH (Forward Access CHannel o canal de acceso directo) y el DCH. Para el DCH, la velocidad binaria y la velocidad superior del canal pueden variar en función del factor de ensanchamiento (SF) utilizado para los códigos asignados. HSDPA, principalmente, emplea la multiplexación en el tiempo para transferir paquetes de datos en un solo canal compartido y utilizar un multicódigo con un SF fijo. A pesar de que pueda parecer una operación sencilla, requiere una cierta funcionalidad y una serie de procedimientos para que sea factible a través de la interfaz aérea; se debe programar cuidadosamente, modular, codificar y enviar los datos multiplexados a través de la


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interfaz aérea, además, el enlace radio debe adaptarse a esta finalidad. Como consecuencia, las mejoras de las características de la Versión 4 del sistema UTRAN fueron inevitables.

Los canales usados en HSDPA son:

High Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH). Downlink

Transport Channel. Compartido por varios usuarios. High Speed Shared Control Channel (HS-SCCH). Downlink

Control Channel. Dedicado al tratamiento de información de control relacionada con la descodificación y la retransmisión (TRFI, HARQ)

High Speed Physical Downlink Shared Channel (HS-PDSCH). Downlink Data Channel

High Speed Dedicated Physical Control Channel (HS-DPCCH). Uplink Control Channel. Asociado al HS-PDSCH para la transmisión de información de control relacionada con la retransmisión (ACK/NACK) y CQI.

Uno o varios HS-PDSCH junto con un DPCH asociado están unidos a un conjunto de canales HS-SCCH individuales, conocidos también como conjunto HS-SCCH. La temporización entre estos canales ha sido especificada de modo que el instante de tiempo (time offset) transcurrido entre el inicio de la información de HS-SCCH y el inicio de la correspondiente subtrama HS-PDSCH sea fijo. El proceso de configuración del canal se realiza con la señalización del RRC. El

DCH1 Código 1

DCH2 Código 2

DCH3 Código 3

HS-DSCH multiplexado en tiempo con multicódigo

Figura 2-65 Principio básico de HSDPA


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número de canales de un conjunto HS-SCCH para un UE puede variar entre 1 y 4. En la Figura 2-66 se representan los diferentes canales entre el nodo B y el terminal de usuario. En dicha figura, puede verse el sentido (ascendente o descendente) de cada uno de los canales.

Figura 2-66 Canales de HSDPA A continuación se presenta el procedimiento básico en una operación HSDPA básica, representada en la Figura 2-67. Una vez establecida la conexión del RRC, el UE facilita a la BS en servicio información sobre la calidad del canal e información de control, como podría ser la capacidad del UE y la capacidad requerida en un CQI. Con esta información y otros datos sobre la planificación (la TTI determinada, los recursos radioeléctricos y físicos, etc.), la BS deberá decidir el conjunto de HS-DSCH y los parámetros, la modulación, etc. y comenzar la transmisión de HS-SCCH dos intervalos antes de la transmisión de HS-DSCH. Cuando el UE reciba la transmisión, descodificará la información del HS-SCCH (extraída, por ejemplo, del TRFI) y basándose en ella obtendrá los parámetros necesarios, como la parte dinámica del formato de transporte del HS-DSCH, como el tamaño del conjunto de bloques de transporte y el esquema de modulación, así como el esquema de correspondencias de canales en la TTI del HS-DSCH correspondiente. Cuando el UE haya descodificado todos los parámetros necesarios, iniciará el procesamiento de los datos y el proceso de HARQ y devolverá el ACK/NACK a la BS. Tras la finalización del proceso, la temporalización entre HS-SCCH, HS-DSCH y ACK/NACK desempeñará un papel fundamental durante la conexión de transmisión de datos y, por tanto, debería ser vigilada de cerca por parte del UE.


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Figura 2-67 Procedimiento básico de HSDPA

Para comprobar el throughput obtenido para cada una de las operadoras de las que se hace este estudio, puede calcularse el porcentaje de uso del canal HS-SCCH que hace cada una de ellas. Cada una de las operadoras tiene su canal compartido, por lo que este cálculo debe realizarse para cada operadora de manera independiente. Si este porcentaje de tiempo obtenido es bajo, puede deberse a:

1. Hay más usuarios en la red en el momento de la prueba, por lo que el usuario con el que se hace la medida tiene que compartir el canal.

2. Los datos que llegan al servidor con destino para el usuario es poco, por lo que el nodo B no tiene datos para transmitir al usuario.

De esta manera, también se deberá comprobar la capacidad del nodo B al que está conectado el usuario. Las interfaces típicas que soportarán los equipos serán: E1, 2 Mbit/s estructurados según la norma G-704, o transmisión ATM full rate, E3, 34 Mbit/s, de acuerdo a los estándares europeos PDH, o transmisión ATM full rate, o interfaces SDH (Synchronous Digital Hierarchy, o JDS, Jerarquía Digital Síncrona): STM-1 (155,520 Mbit/s), STM-4 (622,080 Mbit/s), ATM full rate. A continuación se muestran los distintos niveles de multiplexación PDH utilizados en Norteamérica (Estados Unidos y Canadá), Europa y Japón.


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Nivel Norteamérica Europa Circuitos Kbit/s Denominación Circuitos Kbit/s Denominación

1 24 1,544 (T1) 30 2,048 (E1)

2 96 6,312 (T2) 120 8,448 (E2)

3 672 44,736 (T3) 480 34,368 (E3)

4 2016 274,176 (T4) 1920 139,264 (E4)

Nivel Japón

Circuitos Kbit/s Denominación 1 24 1,544 (J1)

2 96 6,312 (J2)

3 480 32,064 (J3)

4 1440 97,728 (J4)

Tabla 2-6. Niveles de multiplexación PDH en Norteamérica, Europa y Japón Según el número de E1 que agregue un nodo B se esperará una capacidad de transmisión, de esta manera se puede ver la diferencia entre la capacidad del nodo y la velocidad que ofrece para comprobar la configuración de la red. HSDPA puede realizar multiplexación en el tiempo para transferir paquetes de datos en un solo canal compartido y utilizar un multicódigo con un SF fijo gracias a las funcionalidades básicas y entidades especificadas en la Versión 5, que son:

Modulación y codificación adaptativa (AMC) Solicitud de retransmisión automática híbrida (HARQ) Planificación rápida de paquetes (FPS) Cambio imperceptible de célula

Modulación y codificación adaptativa (AMC) El principal objetivo de la modulación y la codificación adaptativa es compensar la inestabilidad del canal radioeléctrico ajustando los parámetros de transmisión. En HSDPA se consideró que no era razonable aplicar el control de potencia rápido por la gran complejidad que supone y los escasos beneficios que brinda al utilizarlo con la técnica AMC. La AMC ajusta los parámetros de modulación y codificación de la capa física para compensar las variaciones del canal. Para ello utiliza las mediciones del canal radioeléctrico realizadas con el terminal móvil y, para HSDPA en particular, utilizando la Indicación de Calidad del Canal (CQI) y el procedimiento de retransmisión. La AMC, sirviéndose de esta información y de la relacionada con el tráfico, como la Calidad


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de Servicio (QoS) y el estado de los recursos radioeléctricos y físicos, selecciona los métodos de modulación y codificado más adecuados para la red. En el análisis del throughput se medirá la media del valor de CQI que reporta el terminal a la red. Se sabe que cuanto mayor sea el CQI, mayor calidad radio encuentra el usuario, por lo que se puede estimar la cobertura HSDPA según esta media. Cuanto más alto sea el valor obtenido en una prueba, mejor cobertura de servicio HSDPA se tiene (recordar que el CQI sólo se reporta en HSDPA, no en HSUPA). Además, este valor medio de CQI puede utilizarse para comprobar el funcionamiento de la red, ya que a partir de él se puede estimar el porcentaje de NACK que se obtendrá. Cuanto mayor sea el valor medio de CQI, menor porcentaje de NACK se espera, ya que las condiciones radio serán mejores y menor probabilidad de error de transmisión se tendrá. El valor más habitual en las medidas es un 15% de NACK. En lo que respecta a la modulación, la Versión 5 permite al método HSDPA y, más concretamente, al HS-DSCH, que utilice la Modulación por Amplitud de Cuadratura 16 (16QAM) o a la Modulación por desplazamiento de Fase en Cuadratura (QPSK). La QPSK ya se había especificado en la Versión 4, en cambio la 16QAM se definió específicamente en la Versión 5 para la operación de HSDPA. Los métodos de modulación de orden superior, como es la 16QAM, proporcionan una mayor eficiencia del uso del espectro en lo que se refiere al flujo de transmisión de datos, en comparación con la modulación QPSK y, por tanto, se pueden utilizar para mejorar las velocidades punta de transmisión de datos. También permiten combinar la selección de modulación con el proceso de codificación de canal, lo que en ocasiones se ha llamado Combinación de Recursos y Formato de Transporte (TFRC) en el ámbito de la especificación de las redes UMTS. Como resultado, basándose en las medidas de los canales, se puede seleccionar la mejor combinación de multicódigo, velocidad de canal y modulación y obtener, así, el máximo flujo de transferencia en unas determinadas condiciones del canal. La modulación a utilizar está adaptada según las condiciones del canal de radio. La modulación QPSK puede soportar 2 bits por símbolo donde 16QAM puede soportar 4 bits por símbolo y, por lo tanto, tiene dos veces la capacidad de pico en comparación con QPSK, de modo que se utiliza el ancho de banda del canal de forma más eficiente. Las diferentes velocidades de código usadas son 1/4, 1/2, 5/8, 3/4. El Nodo B (Estación Base) recibe el informe del indicador de calidad de


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canal (CQI) y, a su vez, mide la potencia de los canales asociados. En base a esa información se determina la velocidad de transmisión de los datos. En HSDPA, los usuarios que se encuentran cercanos al Nodo B tienen asignada una modulación más alta así como velocidades de código mayores (por ejemplo, 16 QAM y velocidad de código de 3/4) de manera que ambos irán decreciendo cuanta mayor sea la distancia entre usuario y Nodo B. Ejemplo:

1TTI = 3 slots = 2ms = 2.560*3 chips = 7.680 chips = 480 símbolos en SF=16 480 símbolos = 960 bits en QPSK y 480 símbolos = 1.920 bits en 16QAM

Así, en el análisis que se está realizando, se debe comprobar la modulación de la que hace el uso el terminal según le asigne la red. Hay que tener en cuenta que la modulación 16QAM es más sensible a ruidos, por lo que en condiciones radio insuficientes, al terminal se le asignará modulación QPSK. Como puede verse en el ejemplo, la modulación usada y el número de códigos usado influirán de forma significativa en el throughput obtenido. A mayor número de códigos y a mayor número de bits por símbolo (16QAM frente a QPSK), mayor velocidad de transmisión. El rendimiento de la AMC es vulnerable a las medidas del canal radio que extrae el terminal, ya que es probable que el ciclo de medida no logre alcanzar la variación normal del canal a causa de su rápido desvanecimiento (el CQI se reporta cada 2-6ms); además de que los datos de las mediciones pueden contener errores. Un informe poco fiable sobre el estado de los canales puede ocasionar que se tomen decisiones erróneas sobre la planificación de los paquetes, la fijación de la potencia de transmisión y la selección del método de modulación y codificación. Por ello se ha equipado al HSDPA con procedimientos avanzados para la estimación de CQI que utilizan la información de potencia piloto que recibe del CPICH (Common PIlot CHannel), la temporización del canal, el ciclo de generación de informes adaptativo y la interacción de las capas superiores para garantizar una operación sin errores de la AMC. Además, la HARQ ayuda a compensar la vulnerabilidad de la AMC introduciendo al proceso de información de la capa de enlace.


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Solicitud de retransmisión automática híbrida (HARQ) En el apartado Mantenibilidad se comentaron los aspectos más importantes sobre la HARQ. Cabe destacar el procedimiento de retransmisión seleccionado para HSDPA, el denominado parada y espera (o stop-and-wait, SAW). Seleccionado por su sencillez, ya que el retraso de retransmisión y el exceso de señalización son los aspectos más críticos en una transmisión radio, especialmente para las aplicaciones de las redes móviles. En este método, el transmisor opera en un bloque hasta que se asegura de que el UE lo recibe correctamente. Utiliza un mecanismo de acuse de recibido optimizado y un mensaje para confirmar la correcta transmisión de un paquete de datos al tiempo que elude la necesidad de retransmisión. Para evitar retrasos adicionales por el tiempo de espera, emplea HARQ canal N, junto con el método SAW para realizar el proceso de retransmisión paralelo y, así, ahorrar tiempo y recursos. Mientras que el esquema en el que se basa el protocolo HARQ consiste en un enlace descendente asíncrono y un enlace síncrono, el esquema combinado utilizado en HSDPA se sirve del método de Redundancia Incremental. Cuando se aplica la combinación de Chase, como variante del HARQ, la memoria soft del UE necesaria se particiona por los procesos HARQ de modo semiestático por una capa superior, por ejemplo, la señalización del RRC. Para ello se recurre a la determinación y la selección del Formato de Transporte. Planificación rápida de paquetes (FPS) El funcionamiento eficiente de HSDPA en lo que respecta a la AMC y la HARQ requiere que el ciclo de planificación de paquetes sea lo suficientemente rápido para seguir las variaciones a corto plazo en una señal de desvanecimiento del UE. Este rasgo cobra especial importancia en ausencia de mecanismos de control rápido de potencia y del factor de ensanchamiento variable (VSF), porque han sido sustituidos por la AMC, la HARQ y los procedimientos de retransmisión rápida. También es el principal motivo para ubicar el Programador de Paquetes (PS) en el nodo B, en lugar de en el RNC, como ocurría en la Versión 4. De esta forma, se minimiza el retraso en el proceso de planificación y las medidas radioeléctricas también reflejan mejor la condición del canal de radio, con lo que se pueden tomar decisiones de planificación más fiables y acertadas. Gracias a esto y a la estrategia de asignación de código fijo (16) y a la reducción del Intervalo de Tiempo de Transmisión (TTI) de los 10 o 20 ms de la Versión 4 a un intervalo fijo de 2 ms en HSDPA, el PS puede asumir una rápida planificación y formación de tramas. El tipo de PS implementado


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todavía depende del fabricante, como ha ocurrido con los algoritmos de la Administración de Recursos Radioeléctricos (RRM) utilizados en las redes móviles de 2G y 3G. Cambio imperceptible de célula En realidad, para este proyecto el cambio de célula no afecta de forma significativa, ya que en el tipo de entorno en los que se desarrollan las medidas (emplazamientos indoor), debido a sus pequeñas dimensiones habituales, raramente se producirá un cambio de célula. Sin embargo, por el paralelismo que este tipo de proyectos lleva con aquellos en los que se estudian los entornos outdoor, se presentará. Gracias al cambio imperceptible de célula, el UE se conecta a la mejor célula disponible en dirección descendente, consiguiendo una perfecta conectividad en modo HS-PDSCH. Esta técnica reduce también las interferencias indeseables, en especial en el caso del traspaso con continuidad. En realidad, el cambio de célula forma parte de los procedimientos de movilidad, ya que HS-PDSCH también garantiza la movilidad del UE con la conexión de transmisión de datos de alta velocidad. Para ello, se transfiere la función de la célula del HS-DSCH en servicio (es decir, la célula asociada a la BS que lleva a cabo la transmisión y la recepción del enlace de radio del HS-DSCH en servicio para un UE concreto) de uno de los enlaces radioeléctricos de la célula HS-DSCH final. La transferencia de la función requiere un tratamiento específico porque la asignación de HS-DSCH a un UE corresponde exclusivamente al enlace radioeléctrico de HS-DSCH en servicio asignado al UE. Como en los traspasos normales de las redes UTRAN, el cambio de célula en servicio debe decidirse principalmente, desde el UE o la red. Sin embargo, la Versión 5 únicamente ofrece la opción del control desde la red, y se realiza mediante la señalización del RRC. En resumen, en el estudio del throughput obtenido, lo más importante a tener en cuenta es el tipo de modulación usado y el número de códigos de los que se hace uso, ya que estos valores determinarán significativamente la velocidad de transmisión final. Según estos 2 valores, también se deberá tener en cuenta el valor del CQI y porcentaje de NACK obtenidos para comprobar el funcionamiento de la red.


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3 Equipo y técnica de medidas

3.1 Equipo humano Cuando se presenta la propuesta técnica se debe adjuntar un organigrama en el que se describan los puestos a ocupar por el personal, así como las tareas y responsabilidades de cada uno de ellos. La organización de proyecto propuesta por este proyecto sería: Un (1) Jefe de Proyecto (Project Manager)

Cuatro (4) ingenieros expertos en análisis Calidad/Optimización de Red, responsables de:

o Post-procesado, análisis y reporting de las Campañas Outdoor:

Voz –GSM

Voz – UMTS

Datos – HSPA

o Soporte de peticiones adicionales

Un (1) ingeniero adicional responsable de liderar la integridad de las tareas de post-procesado y encargado de dar soporte y de actuar de nexo entre los ingenieros de análisis y el grupo de coordinación en labores de post-procesado y análisis.

Dos (2) Coordinadores de Medidas Outdoor, cubriendo de manera efectiva el turno doble de medidas

Seis (6) Equipos de Medidas agrupados en tres turnos dobles.

Para aquellas semanas en que se desarrollen medidas de indoor en paralelo a las de outdoor, se proponen: Un (1) recurso adicional (perfil ingeniero Qos) para la

coordinación, el post-procesado, análisis y reporting de las Campañas Indoor

Seis (6) Técnicos de Medidas agrupados en tres turnos dobles

De esta manera, el flujo al que son sometidas las medidas recorre los siguientes perfiles en orden ascendente:


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Figura 3-1. Organigrama de servicio Benchmarking

Se detalla una breve descripción de los perfiles:

Project Manager: Tendrá la responsabilidad principal de liderar el servicio y asegurar la correcta comunicación con el cliente. Se encargará así mismo de verificar la definición e implementación de los procedimientos de control de calidad necesarios para garantizar la correcta realización de los trabajos de medidas y análisis. Experto en el sistema de medidas utilizado, tendrá la función de gestionar el día a día del proyecto para la correcta consecución de objetivos. Será el responsable técnico del proyecto y el encargado de garantizar la calidad y fiabilidad de los datos reportados al cliente. Se encargará también de coordinar y supervisar la realización de presentaciones ejecutivas

Ingeniero de Análisis de Calidad de Servicio: será el responsable técnico del post-procesado, análisis y reporting de los datos para las distintas campañas / servicios (Voz GSM, Voz UMTS, Datos HSPA). Su perfil será el de un Ingeniero de Telecomunicaciones con amplia experiencia en post-procesado y análisis de medidas de calidad de red radio. Poseerá amplio bagaje técnico en el sistema de medidas utilizado y en el manejo de todas nuestras herramientas de post-procesado y análisis y experto en SQL.

Coordinadores de medidas: tendrán como responsabilidad la planificación de los coches de medidas, garantizar la correcta ejecución de dichas medidas – seguimiento de la planificación, chequeo de integridad, etc.-, así como de dar el soporte técnico

Realizacióndelasmedidas

Coordinaciónysoportetécnico

Conrol,integridadycoordinación

Post‐procesadoyanálisis

Grupodeprocesado

Gestióndeproyectoycalidad

Projectmanager

Ingenierodeprocesadosenior

Ingenierodeprocesado


Responsablecoordinación

GrupoCoordinador

Grupotécnico



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necesario a los técnicos de campo. La realización de turnos dobles implica un horario de medidas muy extenso y por tanto los dos coordinadores realizarán también turnos para dar soporte continuamente a los técnicos de campo.

Técnicos de medidas: serán los responsables de implementar las medidas según las directrices del Coordinador de Medidas. Cada equipo o coche estará compuesto por dos técnicos de medidas.

3.2 Equipo hardware Las medidas que se presentan en este proyecto son de cobertura indoor, lo cual conlleva algunas limitaciones ya que los técnicos deberán entrar a pie transportando con ellos el equipo de medidas. En las medidas de cobertura outdoor, el técnico se desplaza en un vehículo por lo que se dota de movilidad, espacio y autonomía al equipo de medidas. Gracias a la movilidad pueden realizarse las medidas en unos ámbitos geográficos más extensos, como pueden ser ciudades, pueblos o incluso pedanías para luego poder clasificar estas medidas y realizar ponderaciones. En los proyectos indoor, las medidas se suelen limitar a ciudades e incluso centros de ciudad. Las medidas en interior no se realizan utilizando un vehículo como medio de transporte entre emplazamientos, ya que las zonas de medidas suelen ser conflictivas en tráfico y existen problemas de aparcamiento, por lo que el tiempo entre medidas ascendería y los costes serían mayores. Gracias al espacio y la autonomía los equipos que pueden usarse poseen mayor capacidad de cálculo (lo que suele incurrir en un mayor gasto de energía) y, en consecuencia mayor estabilidad. Los teléfonos móviles convencionales con el software específico no disponen de suficiente potencia de cálculo, por lo que provocan fallos en las medidas y por tanto pérdidas de datos. Es por esto por lo que es importante llevar un control exhaustivo de los resultados de las mediciones, ya que de esa manera pueden evitarse grandes pérdidas al poder solucionar posibles conflictos de forma casi inmediata. De esta forma, se proporciona a los técnicos unos ordenadores portátiles para que diariamente puedan enviar los resultados de las medidas. Las medidas pueden enviarse vía FTP debido al tamaño de los datos. Diariamente estas medidas se importan en las bases de datos con las que posteriormente los ingenieros de procesado analizan los resultados. Con estas mismas bases de datos se crean procedimientos de chequeo de la integridad de los resultados, ya sea a nivel de integridad de ficheros (ausencia de archivos, ficheros corruptos…) como en líneas generales de los parámetros a analizar


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(limitación de velocidad de sim, desforzado de un teléfono a una tecnología no deseada…). En las medidas de outdoor se usan unos terminales móviles convencionales conectados a CPU’s para mejorar su estabilidad y un escaner de frecuencia, que lee todo el espectro; de forma que puede analizarse lo que ocurre en cada una de las bandas de frecuencia, mientras que en las medidas indoor no se puede usar este equipo, ya que supondría un peso y una batería adicional a transportar. La importancia de no poder usar el escáner es que si únicamente se dispone de las medidas de los teléfonos móviles comerciales, no se sabe a ciencia cierta la naturaleza de un cambio de frecuencia, un cambio de BTS (Base Transceiver Station) o incluso un roaming dentro de operadoras. Con la lectura del escáner se puede comprobar si los cambios de frecuencias son correctos, tal y como se ha visto en el apartado (2. Medidas de calidad y cobertura en redes de telefonía móvil de 2ª y 3ª generación). Como se ha descrito anteriormente, las medidas sufren un proceso hasta desde el momento en el que se toman hasta que son entregadas al cliente. A lo largo de su recorrido, el equipo humano hace uso de herramientas software y hardware para su tratamiento. En este proyecto se hace uso de las herramientas proporcionadas por la empresa Swissqual. Swissqual provee de diferentes herramientas, ya sea para la toma, post-procesado o análisis de las medidas. En Abril de 2010 ha publicado la nueva Release 10.4 de su herramienta para Qualipoc y Diversity. Para más información sobre actualizaciones puede consultarse la web www.swissqual.com. En el siguiente apartado se detallará el software proporcionado por el proveedor. El equipo que se utiliza para este proyecto se presenta a continuación:

11 teléfonos móviles convencionales dotados de un software específico; reciben la denominación de Qualipoc. El software usado es QPAEngine.

1 batería de 12 V y al menos 18 Ah. 1 antena GPS (en este caso se usará con conexión bluetooth

compatible con los terminales).

Con el equipo se deben realizar las mismas pruebas para cada una de las operadoras, ya que la visión que desea el cliente es la calidad de su servicio frente a su competencia. Esto es así ya que, por ejemplo en una zona la operadora realiza el estudio y obtiene una calidad de servicio deficiente, así que decide realizar una inversión y desplegar su red en esa área. Parecería una solución correcta, sin embargo


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puede ocurrir que en esa zona ninguna de las demás operadoras tuviese un servicio mejor antes, incluso, de haber realizado la inversión, así que el cliente no sólo no ganaría abonados, sino que además no los perdería, ya que su servicio era el mejor de antemano por lo que la inversión no ha sido acertada. Cada uno de los terminales móviles realizará un tipo de pruebas (voz, cobertura o datos) para una de las operadoras. De esta forma, cada uno de los teléfonos llevará la SIM correspondiente a la operadora con la que trabajará. En la primera parte de planificación del proyecto, se deberá hacer un estudio de costes para seleccionar las tarifas de cada una de las tarjetas. Hoy en día la tarificación de datos se ofrece en diversas modalidades, de las que se pueden destacar:

Precio fijo sin límite de descarga. Precio con límite de descarga:

o Si se supera este límite la velocidad de transferencia se reduce.

o Si se supera este límite se cambia de tarificación. Precio según los datos usados.

Cada una de las operadoras ofrece las tarifas de datos según decisiones comerciales internas, por lo que en el estudio de costes se debe considerar cada una de las operadoras de forma independiente. Además de los costes, para este proyecto es muy importante tener presente las posibles limitaciones de velocidad de la tarifa seleccionada, ya que se desea medir el límite de la red, por lo que por parte del terminal no se desea ninguna limitación. Por ejemplo, se dispone servicio HSDPA, la red autoriza a hacer uso, pero la operadora limita la velocidad a GPRS porque se ha sobrepasado el límite de descarga de ese mes, de esta manera los resultados obtenidos en ese emplazamiento serán peores de lo real, ya que la red no tiene problemas de throughput pero nuestras medidas tendrán un valor throughput bajo. La importancia de esta limitación es tal que en un primer chequeo de integridad, uno de los valores a comprobar será que no existe limitación de velocidad por tarificación, tal y como se ha expuesto en el apartado Servicios de Valor Añadido (VAS). Los 12 terminales móviles tendrán configuradas las siguientes medidas:

3 teléfonos para voz y cobertura GSM 4 teléfonos para cobertura UMTS 4 teléfonos para voz UMTS y datos HSPA

Para que los teléfonos realicen las medidas adecuadamente tendrán que configurarse en la tecnología correspondiente. De tal forma que los que sólo miden GSM tendrán que estar forzados a 2G, los que


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miden la cobertura UMTS forzados a 3G, y los teléfonos que miden datos tendrán que permitir ambas, ya que se desea comprobar el comportamiento de la red cuando se tiene que cambiar de 3G a 2G y viceversa. De esta manera, si un teléfono que realiza mediciones de datos cambia a 2G, se puede tener la lectura de cobertura 3G en ese momento gracias a los teléfonos forzados a 3G y comprobarse si el cambio realizado es adecuado o existe una mala configuración de la red. Como se verá posteriormente, es necesario disponer de coordenadas GPS en cada medición. Es muy importante que en cada emplazamiento se disponga de las coordenadas, ya que los emplazamientos no siguen una continuidad como podría ser en el caso de las mediciones en un coche de medidas, sino que el técnico tiene flexibilidad a la hora de realizar las medidas a lo largo de un día de trabajo. Al realizarlas a pie, es común que cada cierto tiempo se haga uso del transporte público para desplazarse a otra zona de la ciudad, lo que dificultaría la localización de una medida en caso de pérdida de coordenadas. La solución que se ha contemplado en este proyecto es el uso de un teléfono de medida como maestro, al que se nombrará MASTER. La herramienta usada en los teléfonos permite configurar jobs, que son la secuencia de tests que debe realizar el equipo. Esto es, la secuencia de llamadas y la configuración de cada una de ellas que se realizará en la medida. En el siguiente apartado se detallan algunas de las diferentes herramientas utilizadas el proyecto.

3.3 Equipo software Swissqual proporciona todo lo necesario para la realización de las medidas, tanto el hardware anteriormente detallado como el software que utilizan los equipos. Se va detallar el software usado para este proyecto en concreto, usado por los equipos Qualipoc, llamado QPAEngine. Este software se incluirá en subapartado Software realización de medidas. Además, ha desarrollado software para el posterior procesado y análisis de las medidas realizadas. Este programa, llamado NQDI (Net Qual Digital Interface), se describe en el apartado Software post-procesado.

Software realización de medidas

En este apartado se va a detallar el programa QPAEngine (QualiPoc Active Engine). Swissqual proporciona sus terminales con este software integrado, dando la posibilidad de elegir el terminal que más


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se adecúe a las necesidades ofreciendo una lista de terminales compatibles. Lo primero que ofrece este programa es un menú principal en el que se describen las diferentes opciones:

Start monitoring: el téfono se queda en estado idle o espera sin grabar resultados.

Start a job: lanza un job de los que estén creados.

Job handling: Creación de jobs y secuencias.

Settings: Ajustes y configuración principales.

Results: Permite explorar los resultados obtenidos, así como enviarlos.

About: Permite obtener información sobre la versión del QPAEngine

Se detallan algunos de estos submenús:

Start monitoring: Permite obtener una lectura instantánea de los parámetros de la red. El teléfono permanece en un estado de reposo evaluando los parámetros de la red. Es de gran utilidad cuando se desea una lectura rápida de la cobertura de red. No graba los resultados de la lectura en un archivo, así que no se obtienen datos de la medida, por lo que se usa únicamente para una lectura en tiempo real. En esta monitorización pueden forzarse situaciones tales como la tecnología a la que debe estar conectado el terminal (GSM o UMTS), los handover que debe realizar... En la Figura 3-3 puede verse como el forzado de UMTS puede ajustarse a los canales.

Figura 3-3. Forzado de UMTS en QPAEngine

Figura 3-2. Pantalla principalde QPAEngine


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En esta figura además, cada canal UARFCN está descrito por un tipo con el parámetro type, que toma los valores: “a” Active set, STTD (Space Time Transmit Diversity) not

active on PCCPCH (Primary Common Control Physical Channel).

“m” Monitored set, STTD not active on PCCPCH “d” Detected set, STTD not active on PCCPCH “u” Undetected, STTD not active on PCCPCH “n” Not listed or detected, STTD not active on PCCPCH En mayúsculas cada uno de ellos significa lo mismo pero

con el STTD activo en el PCCPCH.

Start a job: Cuando se crean los jobs en la opción Job Handling (descrita a continuación), cuando se va a realizar una medida el técnico debe lanzar el job adecuado. Existe una posibilidad de lanzar el último job utilizado, ahorrando tiempo en el caso en el que siempre se tenga que usar el mismo job. Si se elige la opción de seleccionar el job de una lista, se encuentran todos los tipos de jobs que se pueden crear (detallados en job handling).

Cuando se selecciona el job deseado, éste comienza y el programa vuelve a la pantalla principal, en la que usando la tecla de dirección se puede navegar por un menú que indica el progreso actual de la medida.

Figura 3-4. Start a job


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En la Figura 3-5 se muestra cómo puede comprobarse el nombre del job que está en uso, así como los tests que se están realizando. La pestaña status permite una visión global más detallada del estado de la medida. Además, en la pestaña de log pueden verse resultados del test en tiempo real, facilitando así la tarea de detección de errores, ya que el técnico que está realizando la medida puede comprobar in situ que todo esté correcto.

En la Figura 3-6 se muestran las pestañas en las que QPAEngine permiten visualizar el canal en el que se encuentra el terminal en ese momento. Según la tecnología en la que se esté trabajando, aparecerá una pestaña con valores o no. Además del canal en el que se está manteniendo la comunicación, pueden leerse los valores de potencia recibida, C/I... y en el caso de UMTS si se trabaja en modo comprimido, si existe interfrecuencia...

Figura 3-5. Job status, status y log

Figura 3-6. Canales utilizados según la tecnología


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Además de estos valores, en la siguiente figura se muestran otros valores tales como el estado del GPS, un resumen historial del KPI deseado.

Job handling: En este apartado se pueden crear y configurar los jobs utilizados en las medidas. Los tipos de jobs son los mostrados en la Figura 3-8: Speech Call: Es un job donde los tests que se definen son

llamadas de voz. En cada test pueden definirse diferentes conexiones de voz, cada una con su duración y número de destino. En este proyecto es el job usado junto con el Data Call y Job Sequence.

Messaging: Se definen tests donde las conexiones son mensajes de texto o SMS.

Data Call: Los tests usados son conexiones de datos, ya sean en sentido ascendente como descendente. Los tests más usados en este job son FTP y ping a servidores para comprobar la latencia.

Browsing: Es un test de consulta a una página web. Video Call/Streaming: Este job permite definir tests

donde se realiza la transmisión de un video. En estos tests se puede valorar la velocidad de transmisión del video, la calidad con la que se recibe y el retraso con el que llega al destino. Permite estudiar estos servicios que actualmente están sufriendo un gran impulso, como por ejemplo youtube, así que las pruebas se realizan con videos de calidad similar. Estos videos serán de diferentes características, tales como: con mucho/poco movimiento, muchos/pocos colores... para comprobar el comportamiento del servicio en diferentes situaciones.

Job Sequence: permite crear un job que sea la consecución de diferentes jobs. Es útil para que el técnico no tenga que lanzar una y otra vez los diferentes jobs. Por ejemplo: en un complejo residencial, 15 minutos de medidas deben ser dedicados a conexiones de voz,

Figura 3-7. Estado del GPS y resumen de KPI


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mientras los otros 15 minutos restantes deben realizarse conexiones de datos. Sin esta opción, tras los primeros 15 minutos, el técnico debería lanzar el siguiente job con tests de datos, pero entre el fin de un job y el comienzo del siguiente puede perderse tiempo, ya que las medidas se realizan con 11 terminales, mientras que gracias a las secuencias tras las conexiones de voz comenzarían las de datos sin dejar tiempo entre unas y otras, librando de esta manera al técnico de trabajo innecesario.

Además de crear los jobs, se pueden editar los ya existentes, borrarlos o duplicarlos para crear jobs similares entre sí.

Settings: En esta pantalla hay diferentes opciones a configurar, tales como el forzado del terminal (tanto en banda como en tecnología tal y como se muestra en la Figura 3-9), la conexión con el GPS...

Las opciones generales se encuentran dentro de “General Settings” donde se puede configurar los tests (se indica el tipo de emplazamiento en el que se realizan las medidas: outdoor o

Figura 3-9. Forcing Functions

Figura 3-8. Tipos de jobs


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indoor), el brillo de la pantalla (backlight), el tiempo de espera, etc.

Results: Existe la opción de comprobar el número y nombre de los ficheros que se han creado con las medidas. Estos ficheros se pueden enviar vía bluetooth a otro dispositivo, vía email o vía FTP (previa configuración de dirección, usuario y contraseña en la pestaña General Settings). Esta opción es útil para comprobar que las medidas se están grabando correctamente, así como el número de ficheros que está generando cada una de ellas, evitando pérdida de ficheros por posibles errores de memoria.

About: Permite visualizar la versión del software instalado en el terminal, así como la fecha de caducidad de la licencia.

Software post‐procesado

NQDI (NetQual Data Investigation) es la herramienta de post-procesado de SwissQual para datos generados por la familia de los productos Qualipocs/Diversity para la optimización de redes y Benchmarking, usado en este proyecto para los procesos posteriores a la toma de medidas. NQDI se usa para analizar la calidad de audio, datos y video en paralelo con todos los parámetros de la red y los valores obtenidos a partir de las medidas hechas en todas las tecnologías móviles GSM, GPRS, EDGE, UMTS, WCDMA, CDMA, EVDO, HSPA y WiMAX. Incluye también protocolos de diagnóstico de red para Layer3,TCP/IP, RSTP, UDP, H.245, H.324M, WAP, HTTP, FTP y trazas de Video Streaming. Está diseñado como una aplicación Cliente/Servidor usando Microsoft SQL Sever como repositorio para los datos. Incluye herramientas

Figura 3-10. General Settings


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para la administración de datos, filtros, análisis, estadísticas, mapas y generación de reportes de KPI. También hay una versión de NQDI que permite la importación de datos obtenidos con el equipo Seven.Five de SwissQual. Dentro del funcionamiento básico de NQDI se va a detallar el proceso de creación y configuración de BBDD y la gestión y selección de datos. Para crear una BBDD con la estructura de tablas necesaria para la importación de las medidas obtenidas con los productos de Swissqual, en este caso, QPAEngine. Gracias a la estructura creada con NQDI es posible crear consultas con SQL para crear reportes e informes, obteniendo los KPI propios de una manera fácil y cómoda.

Figura 3-11. Creación de BBDD con NQDI (1)

Para crear una base de datos con NQDI basta con seguir un sencillo procedimiento en el que se introducen los datos necesarios (Nombre y ruta) para su creación, tal y como se indica en la siguiente figura.


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Figura 3-12. Creación de BBDD con NQDI (2).

Una vez que se crea la BBDD es necesario configurarla con los datos necesarios que no vienen de forma prederminada. Entre estas opciones a configurar son los canales GSM y UMTS que usa cada operador en España. Estos canales se cargan usando un archivo .chf para los canales GSM y .chu para los de UMTS.

Figura 3-13. Interfaz gráfica de NQDI

La interfaz gráfica de NQDI se muestra en la Figura 3-13, donde se pueden ver las diferentes pestañas, de las que caben destacar las siguientes:


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Data Management: Permite administrar la importación de los ficheros que contienen las medidas. Basta con seguir los pasos descritos en las Figura 3-14 y Figura 3-15 eligiendo los ficheros deseados salvados anteriormente en la propia máquina donde esté instalada la licencia de NQDI o en una máquina en red accesible desde ésta.

Figura 3-14. Data Management (1).


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Una vez que la importación ha comenzado, puede comprobarse el estado de la misma, así como los posibles mensajes de error que puedan producirse, ya sea por falta de ficheros o el que éstos estén corruptos. Además, es importante que los ficheros se importen en la base de datos correspondiente, ya que es común que éstas se


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clasifiquen por la tecnología usada. De esta manera, antes de la importación será necesaria una clasificación de los ficheros según la medida que se ha realizado.

Figura 3-17. Progreso de importación.

Al final de la importación se pueden ver el número de errores y de warnings. El resultado de la importación se salva en una tabla llamada logimport, a la que se realiza una consulta para obtener más detalles acerca del error obtenido.

Data Selection: Permite seleccionar las medidas deseadas según varios criterios:

o Fecha y hora o Job utilizado o Carpeta en la que se encuentra o Tecnología usada o Etc.

De esta manera, pueden analizarse las medidas que sigan los criterios deseados, afinando así los resultados obtenidos. Otra de las posibles acciones a realizar con NQDI es la eliminación de ciertas medidas. Una de las posibles causas para la eliminación de una medida es la obtención de unos resultados incongruentes debido a un mal procedimiento en la medida. Para eliminar los ficheros, NQDI ofrece la interfaz mostrada en la Figura 3-18.


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Figura 3-18. Eliminación de medidas.

Análisis: Es posible analizar las medidas de manera gráfica en el entorno que ofrece NQDI en la pestaña Analysis. El analisis con el NQDI se usa para analizar una sesión o un Test especifico, hay 3 tipos de sesiones: Idle,Call y Data. Ejemplo de un log de Medida: Las sesiones llamadas 'CALL' corresponden a la duración de una llamada desde 'Dial command' hasta 'disconnect/Release'. Las sesiones llamadas 'IDLE' corresponden al tiempo entre 2 llamadas. Las sesiones llamadas 'DATA ' corresponden a sesiones que tienen un GPRS data test (una transmisión FTP). Las sesiones pueden agrupar más de 1 test; los tests Speech y DTMF pertenecen a una sesión 'CALL', mientras Ping y SMS pertenecen a 'DATA'.

Figura 3-19. Session Overview


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En la Figura 3-19 se muestra la duración de una conexión de voz donde se representa en el eje de tiempos y gracias a la cual se puede recorrer temporalmente.

Dentro de la sección de Analisis se tienen las siguientes opciones: Session info. Resultados Detallados de la Medida. GSM Hot channels. GSM Analysis. UMTS Scanner. UMTS Analysis. KPI. Layer 3Messages tab.

En la Figura 3-20 se muestra un ejemplo de análisis de una conexión de voz GSM. En esta captura puede comprobarse el nivel de análisis que permite alcanzar NQDI.

Una de las utilidades que ofrece NQDI es la posibilidad de guardar los mensajes que intercambian terminal móvil y BTS.

Figura 3-20. Análisis de una llamada GSM


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Además de guardarlos, permite leer su contenido, facilitando la tarea de concretar las causas de los resultados obtenidos.

Figura 3-21. Mensajes producidos durante la conexión.

En apartados anteriores pueden encontrarse diversas capturas del apartado de análisis, donde se analizan diferentes parámetros importantes en las llamadas.

A todas estas funciones de NQDI hay que añadir la opción que permite generar informes de manera automática y rápida desde el propio programa. Es relevante el hecho de que en estos informes se puede modificar el contenido, mostrando una gran versatilidad y capacidad de personalización, permitiendo customizar los informes para generar aquellos que sean de interés. Por ejemplo, en las llamadas que la herramienta clasifique de alguna manera debido a un temporizador, esta marca de tiempo puede desplazarse para obtener así otras estadísticas que se ajusten con las peticiones del cliente. Sin embargo, esta opción a veces no es muy usada, ya que no permite una personalización en el aspecto que muestra el informe, algo importante en las presentaciones técnicas y ejecutivas ante el cliente, por lo que sería necesario generar los informes y posteriormente modificarlos manualmente para darles un aspecto corporativo utilizable en estas presentaciones. Otro aspecto que dota de utilidad NQDI es la posibilidad de crear mapas y gráficas utilizando las medidas. Sin embargo, se escapa del interés de este proyecto mostrar estas utilidades adicionales.


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En resumen, Swissqual ofrece un gran equipamiento hardware y software que se complementan perfectamente entre sí, ofreciendo al cliente una solución completa y eficaz. Si se desea más información acerca de las soluciones que ofrece Swissqual pueden encontrarse en su web www.swissqual.com.

3.4 Realización de las medidas Al principio de cada día de trabajo, cuando se arranca todo el equipo de medidas, se debe realizar la sincronización de los teléfonos. Esta sincronización incluye:

1. Sincronizar el teléfono master con el GPS para que éste tenga las coordenadas en los resultados.

2. Sincronizar la hora del teléfono master con el resto de teléfonos para que las medidas tengan la misma hora en cada uno de ellos.

A continuación se detallan los pasos a seguir en una medida son: Se anotará la hora de inicio y el nombre, dirección y tipología

del emplazamiento a medir. Esto será de gran utilidad en caso de pérdida de las coordenadas. También puede ser utilizado para comprobar que la tipología indicada por el técnico se corresponde con la realidad.

El primer teléfono en el que se lanzará la medida es el master, que no comienza la llamada hasta que tiene coordenadas GPS, con lo que se reduce enormemente la posibilidad de perder unas coordenadas. Una vez se tiene posición, se lanzan en el resto de los teléfonos.

Hay que comprobar que todos han empezado la primera llamada correctamente antes de entrar en el emplazamiento.

• Ver que todos los teléfonos están llamando. • Verificar que los teléfonos 2G están forzados a GSM. Es

habitual que al retirar la batería de un teléfono durante un tiempo, éste pierda la configuración.

Una vez dentro del emplazamiento se coloca un marcador en la herramienta de medidas para tener conocimiento del momento a partir del cual la medida comienza realmente.

El técnico recorrerá la superficie del emplazamiento durante el tiempo configurado en la medida. Una vez el teléfono master haya terminado el job, o secuencia de tests, se esperará un tiempo prudencial (aproximadamente un minuto) para dar tiempo a los demás teléfonos a terminar sus medidas, y se saldrá del emplazamiento.

Una vez fuera, se anotará la hora de finalización de las medidas y cualquier tipo de incidencia que se haya producido.


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Todas estas anotaciones serán de gran ayuda para el equipo de consolidación de datos, ya que permitirá distinguir entre los errores producidos por la red y los derivados de mal funcionamiento de la herramienta o procedimiento erróneo de las medidas. Es importante que cada medida realizada disponga de señal GPS para tener las medidas localizadas geográficamente, ya que uno de los objetivos finales del proyecto es la optimización de la red, por lo que en caso de mal funcionamiento de la red es muy importante saber en qué punto está fallando. De esta manera, los resultados obtenidos se le presentan al cliente en forma de mapa, donde cada punto representa uno de los lugares medidos. Se crearán mapas temáticos, en los que se presentan las medidas clasificadas por la tipología de emplazamiento en el que se mide, el resultado obtenido o el tiempo que se ha medido.

4 Realización de medidas en zonas

4.1 Concepto de Benchmarking Cada operadora de telefonía móvil tiene sus propias preferencias sobre las zonas donde realizar las medidas, así que la planificación de las medidas se realizará basándose en las preferencias del cliente. Una posible planificación de medidas sería estudiar las zonas en las que existen reclamaciones de usuarios por baja calidad del servicio, pero en este proyecto en concreto, al tratarse de un trabajo de “benchmarking”, deben realizarse las medidas de forma distribuida, ya que el resultado debe ser una visión global de la situación en el ámbito geográfico seleccionado. Se presentan las definiciones de Benchmarking: “La palabra benchmarking es un anglicismo traducible al castellano como comparativa.” (Wikipedia). “Benchmarking es el proceso continuo de medir productos, servicios y prácticas contra los competidores más duros o aquellas compañías reconocidas como líderes en la industria.” (David T. Kearns, director general de Xerox Corporation). “Un proceso sistemático y continuo para evaluar los productos, servicios y procesos de trabajo de las organizaciones que son reconocidas como representantes de las mejores prácticas, con el propósito de realizar mejoras organizacionales.” (Michael J. Spendolini). Actualmente, las empresas compiten no sólo con empresas de la misma región, sino que, cada vez más, la competencia se extiende a un ámbito internacional debido al concepto de globalización. En el campo que compete a este proyecto, se puede hablar también de


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competencia internacional, ya que los operadores más relevantes del panorama nacional están presentes en otros países del mundo. A veces, el poder que posee una operadora en un país le permite llevar una política más agresiva, ya sea comercial como técnica, en otro país debido a su experiencia y estabilidad. Es por esto que las empresas están buscando formas o fórmulas para llegar a ser más competitivos aumentando su productividad y calidad. Uno de los recursos más usados es el Benchmarking.

4.2 Flujograma En la propuesta técnica del proyecto, además de describir el equipo humano y hardware que se va a usar en el proyecto, debe presentarse el flujograma que seguirá la campaña. En este flujograma, se han representado:

Procesos Entregable Reunión

La emisión de informes de seguimiento tiene carácter semanal por parte la empresa que lleva a cabo el proyecto con objeto de mantener máxima visibilidad sobre el estado de proyecto.

El mantenimiento de reuniones de seguimiento se realizará con periodicidad quincenal para revisar el estado de proyecto y puntos de acción acordados. La periodicidad de estas reuniones se podrá modificar en virtud del estado de proyecto.

La reunión de Kick-Off no es más que una reunión que se tiene con el Cliente o Responsable del proyecto para discutir y recoger los requerimientos del proyecto a desarrollar y es fundamental que se realice al principio del proyecto para garantizar que todo el proceso se direccione de manera adecuada.


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Preparación campaña

Desarrollo campaña

Procesado, Análisis,

Reporting

Figura 4-1. Flujograma Campaña Benchmarking

Es conveniente realizar una planificación detallada, adjudicando hitos temporales para que sea más fácil un seguimiento de la campaña una vez comenzada. Esa planificación temporal se muestra en la siguiente figura; en ella puede verse como el proyecto contempla la posibilidad de peticiones adicionales por parte del cliente, que obtendrán una respuesta por parte de la empresa que ofrece el servicio.

Inicio de campaña

Planificación y medidas

Kick - Off (Cliente -Empresa)

Importación y chequeo de integridad

Procesado preliminar

Revisión de campaña

Informes seguimiento

Reuniones seguimiento

Procesado y análisis

Entrega informe preliminar

Revisión cliente

Ajuste y entrega. Informe final

Revisión presentación

ejecutivaCierre de campaña

Presentación KPI ejecutivos

Informe preliminar


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Se planifica la entrega de informes en un período concreto tras la finalización de las medidas, lo cual es tremendamente ambicioso en relación a la profundidad e importancia de los requerimientos del análisis.

4.3 Planificación Además de realizar las medidas distribuidas geográficamente, se deberán realizar para todas las operadoras tal y como se mostró en el apartado 3. Equipo y técnica de medida, por lo citado anteriormente. De esta forma, el proyecto debe tener presente el objetivo final del cliente, que es la satisfacción del abonado. Un usuario satisfecho será fiel a la compañía y además puede llegar a atraer más clientes, por lo que desde el punto de vista de la operadora, no sólo deja de perder sus abonados, sino que además los gana en otras zonas. Es por todo esto por lo que el estudio se hace de todas las operadoras, para que las posibles soluciones que se le propongan al cliente tengan en cuenta todos los posibles factores. En este tipo de estudios, en la decisión final de realizar un despliegue de la red o para extender el actual influirá la situación de las demás operadoras tal y como se presentó en el apartado anterior. A la hora de planificar las zonas de medidas, se desea una muestra distribuida de cada una de las tipologías de emplazamientos a medir. Hay que tener en cuenta que siempre en la planificación influye de forma relevante las preferencias del cliente. Estas preferencias son

Entrega informe

1 semana

Preparación campaña

Reunión inicio

campaña

Reunión seguimiento



Entrega borrador

Desarrollo campaña

Procesado

Informes seguimiento

Post-procesado semanal

Petición cliente

Petición cliente

Respuesta servidor

Respuesta servidor

2 días 2 semanas

CAMPAÑAS BENCHMARKING

PETICIONES ADICIONALES

Preparación informes

Figura 4-2. Fases del servicio Benchmarking


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fruto de políticas comerciales internas de la operadora. En este caso, el cliente da mucha importancia a los aeropuertos, ferias de muestras y hoteles cinco estrellas; esta relevancia a emplazamientos concretos conlleva una planificación minuciosa, en la que se reservarán unos días de medidas concretos en los que el técnico se desplazará a estos lugares para realizar las medidas. Con esto el coordinador de campo se asegura que este tipo de emplazamientos se medirán a lo largo de la campaña sin depender del desarrollo de ella. Además de reservar estos días, también es necesario tramitar unas acreditaciones para realizar las medidas, ya que en este tipo de emplazamientos hay un alto nivel de seguridad, por lo que el equipo de medidas debe ser identificado y autorizado para trabajar. De esta forma, al principio de la campaña el coordinador contactará telefónica o presencialmente con los responsables de seguridad de estos lugares, para asegurar la posibilidad de realizar las medidas. En caso negativo, se comunicará al cliente y se tomarán las decisiones oportunas. En ciertas ocasiones será el propio cliente el que deberá tramitar las autorizaciones. Además, en cada una de las ciudades medidas los emplazamientos de relevancia crítica deberán ser los mismos, de otra manera la visión global del proyecto se vería afectada por el peso de cada una de las ciudades. Para entenderlo mejor véase el ejemplo del aeropuerto, si en una de las ciudades no se mide, el resultado final puede ser mejor o peor que el real; si el aeropuerto tiene buena calidad de servicio, el resultado sería peor y si la calidad fuese mala, el resultado presentado sería mejor del real. En el resultado presentado al cliente, las medidas se clasifican por tipología de cada uno de los emplazamientos medidos, de forma que el cliente pueda valorar al final del proyecto los resultados obtenidos atendiendo a este criterio. En cada una de las tipologías medidas se realiza una prueba diferente, ya sea en cantidad de llamadas, tipo de llamadas o duración de la medida. Además de esto, en ciertas tipologías de mayor envergadura, la metodología a realizar puede variar. (Véase el apartado 3. Equipo y técnica de medida). Es común que el modo de medir cada tipología lo decida el cliente. En el proyecto que se está desarrollando, el ámbito geográfico de estudio son algunas capitales de provincia concretas, por lo que en cada una de estas ciudades será necesario realizar una cantidad de medidas de acuerdo al número de habitantes de cada una de ellas; para lo cual a lo largo del proyecto, se realiza un pequeño control semanal, en el que se ponderan el número de mediciones por el número de habitantes de la ciudad, y se harán modificaciones en la planificación para que todas las capitales tengan aproximadamente el mismo porcentaje. El resultado final debe ser una cantidad de medidas de acuerdo a la población de cada ciudad. El resultado de la


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operación ó ú ⁄ debe ser igual para cada una de las ciudades comprendidas en este proyecto. Dentro de los resultados presentados al cliente se encuentra un mapa con los puntos de medidas. A lo largo de la campaña se harán revisiones periódicas de esta visión geográfica de las medidas ya que las medidas deberán estar distribuidas por toda la ciudad para que el KPI reportado de una ciudad se ajuste lo máximo a la situación real. Estas revisiones (la periodicidad depende de la duración total del proyecto) permiten realizar modificaciones en la campaña a tiempo para que el resultado final sea el adecuado. Para poder dibujar estos mapas, la herramienta utilizada para realizar las mediciones debe tener acceso a las coordenadas GPS de cada medida. Esta necesidad de coordenadas se soluciona con el uso de una antena GPS, descrita en el apartado 3.

5 Comparación entre medidas estimadas y reales El proyecto descrito hasta ahora se centra en las medidas indoor, pero puede complementarse con las medidas realizadas en outdoor. La planificación de ambos proyectos se coordina de manera que coincidan en tiempo y localización. Esto es, el proyecto de outdoor suele tener una duración anual, ya que su cobertura geográfica es mucho más extensa, mientras que el proyecto indoor suele cubrir un número limitado de ciudades, por lo que su límite temporal es más reducido. De esta manera, se planifica que las ciudades cubiertas por ambos proyectos se midan el mismo tiempo, de manera que ambas medidas pueden compararse entre sí. Esto se hace así, ya que en numerosas ocasiones la red tiene problemas temporales como caídas de nodos, o simplemente se modifican algunos parámetros de la red para optimizar su uso. Si las medidas se realizasen en meses diferentes, sería necesario considerar estas posibles modificaciones o caídas de la red, de manera que en ocasiones sería imposible la comparación, ya que las condiciones no serían las mismas. Es frecuente que una vez realizado un estudio de benchmarking, el operador demande un nuevo estudio en ciertos puntos de acción. Esto es debido a posibles modificaciones que se hayan realizado a la red, tras un proceso de optimización y se desee comprobar el resultado obtenido. También puede deberse a un error conocido en la red en un momento determinado, como una saturación o la caída de un nodo o parte del núcleo. Este tipo de incidencias son registradas y comparadas con los resultados del benchmarking, de manera que se solicita una nueva medida en esa zona concreta para comprobar que el problema era temporal y tener una visión del comportamiento de la


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red en condiciones normales. Idealmente, este informe sobre incidencias de la red se reportar en tiempo real, por lo que la planificación de las medidas se modificaría para evitar remedidas. Esta comparación se lleva a cabo ya que existen varios métodos para estimar la cobertura indoor a través de la outdoor. Así, una vez obtenidos los resultados de cobertura outdoor, se hace uso de uno de estos métodos para estimar las curvas de cobertura indoor. Estas curvas pueden compararse con las obtenidas en las medidas del proyecto de indoor para evaluar cuánto de preciso es el método e incluso para detectar posibles errores en una de las dos medidas. Por motivos de confidencialidad, el método usado en estos proyectos no puede describirse detalladamente, por lo que se opta por describir los métodos más usados. Estos métodos son el COST231, cálculo Okumura-Hata y el modelo UMTS TR 101 112 es usado como base en el método desarrollado en la práctica.

5.1 Modelo de Cálculo Okumura‐Hata El factor de penetración indoor (PI) es el factor de desvanecimiento que sufre la señal en el paso de un ambiente outdoor a uno indoor.

5.1.1.1 Pérdidas de penetración hacia el interior de edificios.

Para cálculos de cobertura indoor, se consideran pérdidas de penetración que han sido medidas en varios tipos de edificios en pisos sobre el nivel de tierra y subterráneos. Las pérdidas de penetración en edificios, dependen del medio ambiente y del tipo de edificio. Esta es la diferencia entre la magnitud del campo principal fuera de los edificios y las magnitudes del campo principal sobre el piso considerado.

Para áreas urbanas, en que la distribución de edificios es uniforme, con construcciones de concreto, del orden de 8 pisos, con longitudes de 35m, y calles con longitudes de 30m, los valores medios de penetración son de alrededor de 18 dB en el primer piso. Este valor puede variar desde menos de 10 dB hasta más de 35 dB dependiendo del material del edificio y su ancho.

Para áreas urbanas medias, con edificios de 3 y 4 pisos y

longitudes de 25 m calles de 30m a 50m, generalmente edificios de oficinas, con ventanas amplias, el factor medio de penetración es de aproximadamente 15 dB.


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Para áreas residenciales, en que las construcciones son

principalmente casas o pequeños edificios y el largo de las calles de cerca de 50 m, el factor medio de penetración es del orden de 10 dB.

Estos valores sólo conciernen a pisos de nivel de tierra (primer piso). Para pisos superiores se esperan ganancias promedio de 2 dB por piso. Sin embargo, de un país a otro, se tienen pequeñas variaciones en los valores de penetración debido a distintas normas de arquitectura (consideraciones anti-sísmicas....) y materiales de construcción (piedra, concreto, mármol....). Las suposiciones de cobertura indoor correspondientes a los márgenes de penetración son para las áreas en que se requiere una cobertura indoor y para aparatos portátiles con antenas desplegadas:

5.1.1.2 Modelo considerado por el grupo COST

Este factor crítico depende de los requerimientos del operador para las características de la cobertura, particularmente importante de considerar para los aparatos portátiles. Para su cálculo, se pueden considerar varias tipos de aproximaciones, y varias teorías o métodos de análisis de mediciones. Uno de los métodos más prácticos es aquel obtenido de presentaciones en la Comunidad Europea por el Grupo COST231, el cual entrega las pérdidas en función del tipo de muros de los edificios, número de pisos y número de muros divisorios internos. El modelo correspondiente es el siguiente:

∗ ∗ 1 Donde: : Pérdidas de penetración indoor en dB : Pérdidas en los muros exteriores : Número de muros interiores : Pérdidas en muros interiores (por muro) : Número de pisos : Ganancia por piso. Los valores medios propuestos para estos parámetros son:


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: Grosor de muros con ventanas : 13 dB : Muros interiores de madera : 2 dB : : 3 dB En orden a obtener los objetivos de cobertura, se deben cubrir varios pisos, en que el nivel de tierra es Lf = 1. Entonces:

13 2 ∗ Se considera que:

- Para una cobertura indoor sobre los 5 m dentro de edificios p = 1 así PI = 15 dB

- Para una cobertura indoor sobre los 10 m dentro de edificios p = 2 así PI = 17 dB Se pueden realizar cálculos estadísticos conociendo la distribución de la magnitud del campo en el interior de un edificio y la distribución de dicha magnitud outdoor. Una estimación de la cobertura outdoor puede ser dada en términos del porcentaje de cobertura indoor en superficie en la red al nivel del primer piso (nivel de tierra) o en términos del porcentaje de un edificio con un mínimo de cobertura del X% al nivel del primer piso en la red. Este factor de penetración usualmente entrega el margen más crítico. En los cálculos siguientes, se considerará el peor caso de entre este factor y el margen de Hand over, combinado con el factor de penetración dentro de un automóvil. También se asumirá baja movilidad dentro de los edificios lo cual permite una simplificación.

5.2 Modelo UMTS TR 101 112 Es un modelo empírico para calcular la pérdida de propagación en un entorno móvil. El informe técnico del ETSI TR (Technical Report) 101 112 define el procedimiento y los criterios de selección utilizados en la comparación y evaluación de las diferentes tecnologías candidatas a la parte física de acceso radio UMTS. Este documento describe los entornos utilizados en la evaluación de cada tecnología, proponiendo los diferentes modelos de pérdidas de trayecto a utilizar en cada uno de ellos. Las expresiones que se presentan aquí están particularizadas, pero pueden servir para obtener una expresión muy simplificada utilizable para cálculos preliminares. Los escenarios contemplados son:


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Entorno de interiores de oficina. Este entorno se caracteriza por las celdas de pequeño tamaño y las bajas potencias de transmisión en ubicaciones de interior. El desvanecimiento log-normal aparece con desviaciones estándar de 12 dB. El desvanecimiento rápido varía entre Rayleigh y Rice, con desplazamientos debido al efecto Doppler de velocidades típicas al caminar.

Entorno de exterior a interior peatonal. Este entorno se caracteriza por celdas pequeñas y baja potencia de transmisión. En exteriores se sitúan antenas de baja altura. El desvanecimiento log-normal presenta razonablemente valores de desviación estándar de 10 dB en exteriores y 12 dB en interiores. Las penetraciones en los edificios provocan pérdidas de media 12 dB con desviación estándar de 8 dB. Las tasas de Rayleigh y/o Rice se fijan con velocidades típicas al caminar, pero a menudo se contempla un desvanecimiento más rápido debido a las reflexiones en los vehículos en movimiento.

Entorno de test vehicular. Caracterizado por celdas más grandes y potencia consiguientemente mayor. Se diferencian las zonas urbanas, suburbanas y rurales. Los desvanecimientos log-normales se consideran de desviación estándar de 10 dB. Las velocidades consideradas son las típicas de los vehículos.

Una vez establecidos los entornos, se debe centrar en fijar los modelos de evaluación de las pérdidas en cada uno de ellos. Como es lógico, viendo la descripción realizada en los entornos el interés final es proporcionar una ecuación para el valor de la pérdida de trayecto media. El valor de las pérdidas en dB, L, no será en ningún caso un valor inferior al del valor de las pérdidas de espacio libre. El valor de la altura de la antena del usuario se considera en todos los casos de 1,5 m.

5.2.1 Entorno de interiores de oficina

Utilizando la expresión general tomada del modelo COST 231, y aplicándola al entorno simplificado que se está considerando, la expresión queda como:

L dB 37 30 log R 18,3n n2 n1 0,46 Donde:

R : Separación entre transmisor y receptor en metros. n : Número de plantas en el trayecto.


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5.2.2 Entorno de exterior a interior peatonal

El origen del modelo simplificado que aquí se incluye se encuentra en los trabajos de Xia, con la consideración de que la contribución a las pérdidas por difracción del tejado a la calle y las pérdidas por las pantallas difractantes que suponen los edificios desde la antena transmisora hasta llegar al último (este término dependerá de la situación de la antena por encima o por debajo del tejado). El modelo a utilizar sigue la siguiente expresión, y considera que las antenas están próximas a la superficie del tejado:

L dB 40log R 30log f 49

Donde:

R : Separación entre transmisor y receptor en km. f : Frecuencia (2000 Mhz en el caso UMTS)

Se debe hacer notar que este modelo es absolutamente simplificado, utilizado en la evaluación de las tecnologías candidatas a la telefonía de tercera generación. Existe un refinamiento adicional utilizando el método COST Walfisch-Ikegami, que no se reproduce en este texto y que da cuenta de los aspectos relacionados con las diferencias entre macroceldas y microceldas.

5.2.3 Entorno de test vehicular

Este modelo es aplicable en los escenarios de test de las áreas urbanas y suburbanas fuera de la zona de edificios altos de altura uniforme:

L dB 40 1 4 103hb log R 18loghb 21log f 80

Donde:

R : Separación entre transmisor y receptor en km. f : Frecuencia (2000 Mhz en el caso UMTS)

hb : Altura de la estación base, expresada en metros y medida sobre la altura media de los tejados de los edificios.

6 Conclusiones y posibles líneas de trabajo Las posibles líneas de trabajo a seguir en un futuro que se proponen son las siguientes:


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6.1 Factores sensibles a mejoría

6.1.1 Departamento comercial y técnico.

A menudo, el concepto de benchmarking puede inducir a errores. El concepto general es el de tener una visión global del comportamiento de la red, lo puede llevar a olvidar tener una visión real. Es decir, a menudo en los estudios de benchmarking no se tienen en cuenta algunos factores clave, como puede ser zonas especialmente conflictivas o fuente de quejas de abonados. Normalmente el operador tiene preferencias sobre los emplazamientos en los que se debe realizar las medidas, como pueden ser los aeropuertos o las ferias de muestras, pero no siempre engloban estas zonas conflictivas. Para el operador móvil, realmente en estos estudios lo interesante es obtener la visión que tiene abonado del servicio, de manera que las soluciones que se propongan correspondan a una mejora del servicio final. Una línea a seguir en un futuro puede ser el unir en la planificación del proyecto, tanto el departamento comercial como el técnico. De esta manera, las zonas que sean fuente de quejas o sugerencias de usuarios podrían ser incluidas en la planificación de las medidas atendiendo a una ponderación. Además, se podría hacer un estudio de cobertura según las zonas en los que la densidad de abonados preferentes sea mayor, de manera que la visión de la red esté ponderada según la densidad de abonados, no sólo del número de habitantes. Aún así, debe llegarse a un compromiso para ceñirse a un estudio que tenga como trasfondo el benchmarking. De manera que las medidas no se harían de forma totalmente intencionada para obtener unos resultados según los abonados, sino que habría que incluir una planificación “a ciegas” donde las medidas se realizasen sin saber a priori lo que se va a encontrar.

6.1.2 Mapa de cobertura Indoor

Sería posible realizar un mapa de cobertura Indoor muestreando la lectura de los terminales que miden el nivel de señal en cada momento, usándolos como escáneres. Esto es, al técnico se le debería proporcionar un plano esquemático del emplazamiento donde se realiza la medida para marcar un recorrido a seguir, en el que se señalarían ciertos puntos estratégicos equidistantes en los que el técnico debería ir asignando marcadores.


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Esto se ve mejor en la figura anterior, en la que se ha supuesto que el emplazamiento tiene forma rectangular para simplificar. El técnico deberá comenzar su recorrido por el interior del lugar en el punto 1, en el que pondrá el primer marcador. A continuación, comenzará su ruta por el interior; a medida que vaya alcanzando los puntos señalados pondrá los marcadores correspondientes. De esta manera, con todos estos datos se podrá realizar un mapa gráfico donde se representen los valores de cobertura obtenidos en cada punto del plano y estimar los puntos intermedios. Sería además interesante realizar un mapa de cobertura temático en el que se diferencien las zonas según su nivel de potencia de recepción y su RxQual.

6.1.3 Benchmarking masivo

Otra de las posibles líneas de trabajo en un futuro podría ser la implantación de una herramienta software en las SIM’s comerciales. De esta manera, el operador distribuiría a los clientes un número de SIM’s con características especiales bajo el consentimiento del abonado. Además de este tipo de SIM’s especiales, sería posible la introducción de un software en determinados terminales móviles que soporten esta herramienta. Un ejemplo de este tipo de software es FlexiSpy, que hace uso de la red de datos para el envío de reportes. Estas SIM’s reportarían los eventos negativos que tuviesen lugar mientras el abonado realiza un uso habitual. Esto supondría un estudio de benchmarking masivo, ya que se dispondrían de medidas por todo el ámbito geográfico y en cualquier estado de la red. El reporte se realizaría a través de la red, lo cual es posible ya que la cantidad de datos a enviar es limitada al reportar únicamente los eventos negativos, como pueden ser las llamadas Failed y Dropped. Sin embargo, sería mucho más interesante disponer de datos de medición tanto negativos como positivos ya que se desea una visión global de la red, para lo cual se necesitan estadísticas generales. Este reporte continuo de eventos, tanto positivos como negativos sería casi imposible a nivel computacional, ya que la red debería soportar una elevada cantidad de datos.

1 2 3 4

5 …

Figura 6-1. Posible mapa de cobertura indoor


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Esta práctica es usada actualmente por algunos operadores móviles para apoyar los estudios de benchmarking realizados. El reporte se hace únicamente de los eventos negativos, por lo que los proyectos como el descrito en este documento se siguen llevando a cabo, pero estos reportes adicionales son usados para confirmar algunos eventos o detectar zonas en las que las medidas deben realizarse más exhaustivas. Además, puede ayudar en la planificación de las campañas, ya que se dispone de datos en zonas conflictivas, por lo que se incluirían de manera automática en las zonas a medir para obtener más información acerca de los problemas que pueda estar sufriendo la red.

6.1.4 Herramienta software propia

Uno de los factores decisivos a la hora de conseguir un proyecto cuando se responde a una licitación es el presupuesto que se oferta, así que es importante conseguir proponer el más bajo posible. Este proyecto se podría reducir en coste si las herramientas necesarias para las medidas y el postprocesado que, como se ha visto, son proporcionadas por Swissqual, fuesen propias de la empresa que da el servicio. Sería objeto de estudio los costes derivados del desarrollo e implementación de una herramienta propia. Uno de los factores a tener en cuenta en este estudio es la fiabilidad que se le ofrece al cliente, ya que se tiene conocimiento pleno del funcionamiento de la herramienta.

6.1.5 Escáner portátil

Como se ha descrito en varias ocasiones a lo largo de este escrito, el proyecto sufre de algunas deficiencias a la hora de obtener los resultados debido a la falta de una lectura de escaner en cada momento. Existen escáneres que ofrecen un alto rendimiento con bajo consumo energético. Estos escáneres permiten una portabilidad necesaria en este tipo de proyectos, aunque su precio es elevado. Se debería estudiar la posibilidad de una inversión inicial elevada justificando el elevado presupuesto a presentar al cliente ofreciendo un mejor servicio, ya que se dispondría en todo momento de la lectura del comportamiento de la red en entornos indoor.


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Además de para este proyecto, se podría usar para aquellos proyectos en los que se miden trenes de alta velocidad, como puede ser el AVE.

6.1.6 Centralización de Qualipoc

Otra de las mejoras posibles en este proyecto es la posibilidad de centralizar todo el equipo de medidas sin necesidad de controlar cada uno de los terminales usados en las medidas. De esta manera, en las últimas versiones de Qualipoc se permite tener un servidor donde se definen los jobs usados en los terminales. Este software se llama Test Manager y permite tener un control remoto de los terminales, sirviendo como servidor en el que los terminales pueden volcar las medidas y obtener de él los jobs a usar haciendo un poll. Este software también podría permitir el lanzamiento de un job en todos los terminales deseados de manera síncrona, evitando así alguno de los problemas que conlleva el tiempo necesario para lanzar el job en los 11 terminales que se usan. Así, todos los terminales llegarían a cada test al mismo tiempo, pudiéndose así comparar el comportamiento de cada uno de ellos entre sí, ya que se realiza la misma operación en el mismo instante de tiempo.

6.2 Conclusiones Este proyecto permite obtener a las operadoras una auditoría del estado de su red de telefonía móvil, lo que le dota de mayor importancia. Además, puede ser motivo de una posterior optimización, por lo que una empresa podría pensar en la integración de este servicio junto con un servicio de optimización de la red, ofreciendo de esta manera un servicio completo a la operadora. Para las operadoras móviles es muy importante la percepción que tiene el usuario de su red, ya que de ello depende el número de abonados que tendrá, y gracias a este proyecto se obtiene una medida acertada de esta percepción.


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7 Bibliografía Para realizar este proyecto se han consultado los siguientes textos:

García, A.B. Dimensionado eficiente de la red de acceso UMTS en presencia de múltiples clases de tráfico. Madrid, 2006.

Halonen, Timo. GSM, GPRS and EDGE. Evolution towards 3G/UMTS. ENGLAND: John Wiley & Sons, 2003

Hernando Rábanos, J.M y Lluch Mesquida, Cayetano. Comunicaciones móviles de Tercera Generación. 2a Edición. MADRID: Telefónica móviles España, S.A.

Hernando Rábanos, J.M. Comunicaciones móviles. 2a Edición. MADRID: Editorial Universitaria Ramón Areces, 2004.

Hernando Rábanos, J.M. NUEVOS SERVICIOS Y RED UMTS. Cátedra Amena Auna. Madrid, 2006.

Holma, Harri. HSDPA/HSUPA for UMTS. ENGLAND: John Wiley & Sons, 2006.

Kaaranen, Heikki. Gonzalez Cerezo, Inmaculada (traducción). Redes UMTS. Arquitectura, movilidad y servicios. MADRID: Ra-Ma, 2006.

Laiho, Jaana and Wacker, Achim. Radio Network Planning and Optimisation for UMTS. 2nd Edition. ENGLAND: John Wiley & Sons, 2006.

Murillo Fuentes, Juan José. DS-CDMA: aspectos básicos CDMA, doble ensanchado, simulación,... Universidad de Sevilla, 2008.

Sendín Escalona, Alberto. Fundamentos de los sistemas de comunicaciones móviles. MADRID: McGraw-Hill Interamericana de España, 2004.

http://movil.bt.es/rpv_BT-Fusion www.wikipedia.org www.idg.es http://www.eventhelix.com/RealtimeMantra/Telecom/#GSM

_GPRS_Sequence_Diagrams_ www.cmt.es www.gsmworld.com www.umtsworld.com www.monografias.com www.swissqual.com www.umtsforum.net www.willtek.com http://www.erodocdb.dk

campaÑa de benchmarking cobertura de telefonÍa mÓvil en entornos indoor

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