Arquitectura 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 definición, gracias a la tecnología OFDMA, serán de uso corriente en la fase madura del sistema. Lo novedoso 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, hasta cuatro veces la eficacia de transmisión de datos. Las mejoras a investigar son, por ejemplo, el aumento de la eficiencia, la reducción de los costes, la ampliación y mejora de los servicios ya prestados y una mayor integración con los protocolos ya existentes.

Historia El reciente aumento del uso de datos móviles y la aparición de nuevas aplicacionesy servicios como MMOG (Generación de Juegos en Línea Multimedia), televisión móvil, web 2.0 i flujo de datos de contenidos han sido las motivaciones por el que 3GPP desarrollase el proyecto LTE. Poco antes del año 2010, las redes UMTS llegan al 85% de los abonados de móviles. Es por eso que LTE 3GPP quiere garantizar la ventaja competitivasobre otras tecnologias móviles. De esta manera, se diseña un sistema capaz de mejorar significativamente la experiencia del usuario con total mobilidad, que utilce el protocolo de Internet (IP) para realizar cualquier tipo de tráfico de datos de extremo a extremo con una buena calidad de servicio (QoS) y, de igual forma el tráfico de voz, apoyado en Voz sobre IP (VoIP) que permite una mejor integración con otros servicios multimedia. Así, con LTE se espera soportar diferentes tipos de servicios incluyendo la navegación web, FTP, vídeo streaming, Voz sobre IP, juegos en línea, vídeo en tiempo real, pulsar para hablar (push-totalk) y pulsar para ver (push-to-view).

Características 

Alta eficiencia espectral

1.

3.

OFDM de enlace descendente robusto frente a las múltiples interferencias y de alta afinidad a las técnicas avanzadas como la programación de cominio frecuencial del canal dependiente y MIMO. DFTS-OFDM (single-Carrier FDMA) al enlace ascendente, bajo PAPR, ortogonalidad de usuario en el dominio de la frecuencia. Multi-antena de aplicación.

        

Muy baja latencia con valores de 100 ms para el Control-Plane y 10 ms para el User-Plane. Separación del plano de usuario y el plano de control mediante interfícies abiertas. Ancho de banda adaptativo: 1, 4, 3, 5, 10, 15 y 20 Mhz. Puede trabajar en muchas bandas frecuenciales diferentes. Arquitectura simple de protocolo. Compatibilidad con otras tecnologias de 3GPP. Interfuncionamiento con otros sistemas como CDMA2000. Red de frecuencia única OFDM. Velocidades de pico

1. 2.

Bajada: 326,5 Mbps para 4x4 antenas, 172,8 Mbps para 2x2 antenas. Subida: 86’5 mbps

  

Óptimo para desplazamientos hasta 15 km/h. Compatible hasta 500 km/h. Más de 200 usuarios por celda. Celda de 5 Mhz. Celdas de 100 a 500 km con pequeñas degradaciones cada 30 km. Tamaño óptimo de las celdas 5 km. ElHandover entre tecnologías 2G (GSM-GPRS-EDGE), 3G (UMTS-W-CDMA-HSPA) i LTE son tarnsparentes. LTE nada más soporta hard-handover. La 2G y 3G están basadas en técnicas de Conmutación de Circuito (CS) para la voz mientras que LTE propone la técnica de Conmutación por paquetes IP (PS) al igual que 3G (incluyendo las comunicaciones de voz).

2.



 

Les operadoras UMTS pueden usar más espectro, hasta 20 Mhz. Mejora y flexibilidad del uso del espectro (FDD i TDD) haciendo una gestión más eficiente del mismo, lo que incluiría servicios unicast y broadcast. Reducción en TCO (coste de analisis e implementación) y alta fidelidad para redes de Banda Ancha Móvil.

Principals paràmetres LTE versió 8 Tipo de acceso

Subida DFTS-OFDM Bajada OFDMA Ancho de banda 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz Mínimo TTI 1mseg Espacio de la subportadora 15kHz Prefijo de longitud ciclica Corto 4,7μseg Largo 16,7μseg Modulación QPSK, 16QAM, 64QAM Multiplexación espacial Una sola capa para subida para UE Hasta 4 capes para bajada para UE MU-MIMO soportado para subida y bajada

Categories dels equips LTE versió 8 Categoría 1 2 3 4 5 Pico por ratio Bajada 10 50 100 150 300 Subida 5 25 50 50 75 Capacidad para funciones físicas Ancho de banda RF 20Mhz Modulación Bajada QPSK, 16QAM, 64QAM Subida QPSK, 16QAM QPSK, 16QAM, 64QAM Multi-antena 2Rx Asumido en lso requerimientos de rendimiento 2x2 MIMO No soportado Mandatorio 4x4 MIMO No soportado Mandatorio

Arquitectura La interfaz y la arquitectura de radio del sistema LTE es completamente nueva. Esta actualizaciones fueron llamadas Envolved UTRAN (E-UTRAN). Un importante logro de E-UTRAN ha sido la reducción del costo y la complejidad de los equipos, esto es gracias a que se ha eliminado el nodo de control (conocido en UMTS como RNC). Por tanto, las funciones de control de recursos de radio, control de calidad de servicio y mobilidad han sido integradas al nuevo Node B, llamado envolved Node B. Todos los eNB se conectan a través de una red IP y se pueden comunicar unos a otros usando el protocolo de señalización SS7 sobre IP. Los esquemas de modulación empleados son QPSK,16-QAM y 64-QAM. La arquitectura del nuevo protocolo de red se conoce como SAE donde eNode gestiona los recursos de red.

Barreras para el despliegue de LTE Las principales barreras de LTE incluyen la habilidad de los operadores de desarrollar un negocio viable y la disponibilidad de terminales y espectro. Los operadores necesitan que las aplicaciones y los terminales de usuario esten disponibles antes de comprometer el despliegue de tecnologías 4G. Pues los usuarios cambian sus planes basándose en los equipos, los servicios y las capacidades que estos tengan. Adicionalmente, la disponibilidad de espectro también representará una barrera para LTE pues para alcanzar las velocidades prometidas se requieren 20MHz para el ancho de la

portadora y muchos de los operadores no cuentan con el espectro necesario. Aunque se está abriendo nuevo espectro en la banda de 2.6 GHz en Europa y 700 MHz en Estados Unidos y parte de Europa, esto no es suficiente para alcanzar las demandas de LTE. En Europa, Suecia fue el primero en subastar su espectro; los ganadores incluyen TeliaSonera, Telenor, Tele2 y Hi3G. Otros países que planean subastar la banda de 2.6 GHz son Italia, Austria, Inglaterra y los Países Bajos. LTE tiene también algunos desafios que alcanzar: - Voz sobre LTE: Una de las ventajas que LTE promociona es la Evolución del Core de Paquetes (EPC), que es un auténtica red"All-IP" y por lo tanto debe llevar a todos los tipos de tráfico: voz, video y datos. Pero, la mayoría de los trabajos de normalización se ha centrado en los aspectos de datos de LTE y la voz se ha descuidado un poco. Es evidente que los beneficios en OPEX/CAPEX de un core convergente EPC solo pueden ser logrados cuando todos los tipos de tráfico se realizan sobre un núcleo único y unificado. El problema de la normalización de la voz sobre LTE se complica más aún cuando se mezcla LTE con diferentes tipos de redes tradicionales incluyendo GSM, HSPA, CDMA2000, WiMAX y Wi-Fi. Algunas soluciones que se han tomado en cosideración son:



Circuit Switch Fallback CS FallBack: Esta es una opción atractiva que permite a los operadores aprovechar sus redes GSM / UMTS / HSPA legadas para la transmisión de voz. Con CSFB, mientras se hace o recibe una llamada de voz, el terminal de LTE suspende la conexión de datos con la red LTE y establece la conexión de voz a través de la red legada. CSFB completamente descarga el tráfico de voz a las redes 2G/3G, que por supuesto obliga a los operadores para mantener sus redes básicas de CS. CS FallBack es una opción atractiva a corto y medio plazo, ya que permite a los operadores optimizar aún más su infraestructura de legado existentes, pero en el largo plazo, otras opciones serán más atractivas para cosechar plenamente los beneficios de la convergencia de EPC.



IMS-basado en VoIP: El Subsitema IP Multimedia (IMS) soporta la opción de Voz sobre IP (VoIP) a través de redes LTE directamente. Además, esta opción solo aprovecha Radio Voice Call Continuity (SRVCC) para abordar las brechas de cobertura en redes LTE. Si bien la llamada de voz inicial se establece en la red LTE, si el usuario sale del área de cobertura LTE, entonces la llamada es entregada a la CS principal a través del core IMS. Esta opción proporciona una interesante estrategia de despliegue para los operadores que tienen un fuerte núcleo IMS, ya que les permite hacer la transición a VoIP desde el principio la vez que aprovechan los activos existentes legados para la continuidad de voz fuera de las áreas de cobertura LTE.

Actualidad Se han previsto las bandas de 700 Mhz para América del Norte, 900, 1800 y 2600 Mhz para Europa, 1800 y 2600 Mhz para Ásia y 1800 Mhz para Austrália. El septiembre del 2010, los operadores CenterNet y Mobyland, de Polónia, anunciaron la puesta en marcha de la primera red LTE comercial con 20 Mhz de espectro en la banda de 1800 Mhz. Según el Sector de Normalización de las Telecomunicaciones (UIT), LTE es una 3.9G en el estandar 3GGP porque no llega a los objetivos de la cuarta generación (4G). Por eso, el sucesor previsto para implantar la cuarta generación es LTE Advanced.

Tecnologías 4G complementarias o competidoras 



WiMAX, que se desarrolló con cierta ventaja de tiempo sobre LTE, puesto que el 18 de octubre de 2007 obtuvo el estatuto de norma 3G UIT, de lo que se desprende que los operadores con licencia 3G podrán desplegar Wimax sobre UMTS.[3] Sin embargo, el que LTE supere a Wimax en ancho de banda, 100 Mbps contra 70 Mbps (35 + 35) y en alcance (100 kms. en zona rural) y que los principales fabricantes y operadores de telefonía móvil se inclinen hace esta fórmula, conduce a un claro pronóstico a favor de LTE como sistema 4G. CDMA2000 UMB(CDMA2000 Ultra Mobile Broadband): Desarrollado por el 3GPP2 es la evolución lógica de la familia de estandares CDMA2000 que incluye las tecnologías de 3G CDMA2000-1xRTT y CDMA20001xEVDO-DO.

LTE Advanced LTE Advanced es un estándar de comunicacion móvil preliminar, formalmente inscrito como un candidato al sistema 4G a la ITU-T a finales del 2009, y con fecha estimada de finalización en el 2011. 1 Es estandarizado por la 3rd Generation Partnership Project (3GPP) como una mejora al estandar Long Term Evolution (LTE).

Antecedentes El formato LTE fue propuesto en sus inicios por NTT DoCoMo de Japón y ha sido adoptado como el estándar internacional.2 La estandarización de LTE ha alcanzado en este momento un estado maduro donde los cambios en la especificación son limitados a correcciones y Parche (informática)parches. El primer servicio comercial lanzado en Escandinavia en Diciembre del 2009 fue seguido por los Estados Unidos y Japon en el 2010. Los primeros lanzamiento de redes LTE son esperados a ser implementados globalmente durante el 2010 como una evolución natural a varios sistemas 2G y 3G, incluyendo Sistema global para las comunicaciones móviles (GSM) y Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) (3GPP así como 3GPP2). Siendo descrito como una tecnología 3.9G (más allá de 3G pero anterior a 4G), el primer lanzamiento de LTE no alcanza los requerimientos de 4G de la IMT Advanced tambien llamados IMT Advanced definidos por la Unión Internacional de Telecomunicaciones como los picos de tazas de datos más allá de 1 Gbit/s. La Unión Internacional de Telecomunicaciones ha promovido la inscripción de candidatos de Tecnologías de Interfáz de Radio siguiendo sus requerimientos como se menciona en su circular. LTE Advanced debe ser con el primer equipo lanzado de LTE y debe compartir frecuencuias de banda con el primer lanzamiento de LTE. La industria de comunicación móvil y las organizaciones de estandarización han iniciado el trabajo para las tecnologías 4G como LTE Advanced. Durante un taller en Abril del 2008 en China, la 3GPP aprobó los planes para un futuro trabajo en Long Term Evolution (LTE).3 Un primer grupo de requerimientos de la 3GPP sobre LTE Advanced fue aprobado en Junio del 2008.4 Además del pico de la taza de datos de 1 Gbit/s que soporta completamente los requerimientos de 4G definidos por la ITU-R, también apunta a un cambio entre estados de energía más rápidos y un mejora en el rendimiento en el lado de la celda. Propuestas detalladas estan siendo estudiadas dentro de los grupos de trabajo.

Comparativa con LTE versión 8 e IMT Advanced LTE versión 8 LTE Advanced IMT Advanced

Pico de velocitad de datos

Pico de la eficiencia del espectro [Bps / Hz]

Subida

300 Mbps

1 Gbps

Bajada

75 Mbps

500 Mbps

Subida

15

30

15

Bajada

3,75

15

6,75

1 Gbps

Como vemos en la tabla anterior, para poder cumplir con la normativa 4G creada por la UIT se tiene que usar el LTE Advanced, ya que con el LTE versión 8 tenemos problemas en laeficiencia del espectro de subida, esto se soluciona agregando portadoras al LTE versión 8, para adecuarlo equipararlo a la versión 10 que es la del LTE Advanced. Así conseguimos la tasa de bits necesária, retrocompatibilidad con la versión 8 y conseguimos una utilizacion flexible del ancho de banda.

Propuestas El objetivo de 3GPP LTE Advanced es alcanzar y sobrepasar los requerimientos de la ITU. LTE Advanced debe ser compatible con el primer equipos LTE lanzado, y debe compartir frecuencia de bandas con el primer lanzamiento de LTE.

Uno de los importantes beneficios de LTE Advanced es la capacidad de tomar ventaja de la topología avanzada de las redes; redes optimizadas heterogéneas con una mezcla de macros con nodos de bajo consumo como picoceldas, femtoceldas y nuevos nodos de retransmisión. El próximo salto significativo rendimiento en las redes inalámbricas llegará de hacer lo mejor de la topología, y brindar una red cercana al usuario añadiendo muchos de estos nodos de bajo consumo. LET Advanced incrementa considerablemente la capacidad y el cubrimiento y asegura equidad a los usuarios. LTE Advanced tambien permite a los proveedores poder usar anchos de banda ultra anchos, hasta 100 Mhz de espectro soportando tazas de datos realmente altas. En la fase de investigación muchas propuestas han sido estudiadas como candidatos para las tecnologías LTE Advanced. Las propuestas pueden ser ligeramente clasificadas en:5

            

Varios conceptos para Various concepts for repetidores Soluciones de antena UE Dual TX para SU-MIMO y diversidad MIMO Sistema escablable de ancho de banda excediendo los 20 MHz, potencialmente hasta los 100 MHz Optimización del área local de la interfaz aérea Red nómada y de area local y soluciones de movilidad Uso del espectro flexible Radio cognitiva Configuracion y operación de la red automática y autónoma Precodificado mejorado y corrección de errores hacia adelante Administración de interferencia y supresión Asignamiento del ancho de banda asincrono para FDD OFDMA y SC-FDMA híbrido en enlace de subida MIMO coordinado UL/DL inter eNB

Un resumen del estudio realizado en la 3GPP encontrarse en TR36.912.6

Periodo de ejecución La estandarización es esperada para ser incluida en el periodo de lanzamiento de la 3GPP Release 10. 7 La importancia y el periodo de ejecución de LTE Advanced dependerá del éxito del LTE mismo. LTE Advanced se construirá enteramente en las especificaciones existentes de LTE Release 10 y no definida por una nueva serie de especificaciones. Si es posible, LTE Advanced será una actualización de software para las redes LTE.

Demostraciones tecnológicas 

En Febrero del 2007 NTT DoCoMo anunció el finalización de una prueba de 4G donde alcanzaron un máximo de transmisión de paquetes de aproximadamente 5 Gbit/s en la descarga usando una frecuencia de ancho de banda de 100 MHz a una estación móvil moviendose a 10 Km/h.8

Long Term Evolution El siguiente paso en la evolución hacia las Redes de Cuarta Generación o 4G se conoce como LTE (3GPP Long Term Evolution), y corresponde a las siglas del proyecto UTRA & UTRAN Long Term Evolution, promovido por el 3rd Generation Partner Ship Project (3GPP) a finales de 2004 para trabajar sobre la evolución del estándar de comunicación de Tercera Generación WCDMA, que es la base del sistema UMTS. Desde que el 3GPP desarrolló la primera versión de WCDMA y de su red de acceso radio (compuesta por los elementos que se encargan de la gestión de los recursos radioeléctricos y la conexión a la red) a finales de 1999, denominada UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), se han desarrollado diferentes versiones. A modo de resumen, los principales hitos se presentan a continuación:



Release 99: primera versión de WCDMA desarrollada a finales de 1999, y que formó parte del conjunto de normas IMT2000.



Release 5: desarrollada en 2002, introdujo mejoras de velocidad en las comunicaciones desde la red al usuario (enlace descendente) conocidas como HSDPA.



Release 6: concluida a finales de 2004, introdujo mejoras de velocidad en las comunicaciones entre el usuario y la red (enlace ascendente) conocidas como HSUPA.



Releases 7 a 10, son pasos hacia un acceso con mayor ancho de banda, menor latencia y mayor capacidad para poder atender la demanda de las zonas urbanas.



Vea el Contenido y funcionalidad de cada release

Situación actual (2009) y evolución Las actuales redes móviles de tercera generación se basan en la norma UMTS. Sin embargo, estas redes aún tienen algunas limitaciones:



Soporte insuficiente para los servicios del dominio de paquetes (Packet Switched). Los servicios de voz, por su parte, son administrados por el dominio de circuitos (Circuit Switched) lo que hace que la operación de los dominios PS y CS sea realizado en diferentes redes. Esto incrementa el costo de Operación y Mantenimiento.

 

Baja eficiencia en las rutas de transmisión de los datos. Incapacidad de soportar multiples sistemas de radio acceso.

Entonces, con el objetivo de mantener la competitividad de las redes futuras, el 3GPP abordó la investigación sobre la evolución de la tecnología 3G. En la que se permita que los operadotes UMTS empleen más espectro (hasta 20 Mhz.) y mejores velocidades de transferencia de datos. La llamada E3G o redes de 4 Generación, se refiere a las mejoras a realizar en el sistema 3G con las siguientes características:

 

La tecnología de la interfaz de aire en E3G es llamada LTE o EPS (Enhanced Packet System). El programa para la evolución del core de la red se denomina SAE, también conocida como Envolved Packet Core (EPC).

El 11 de diciembre de 2008 el 3Gpp aprobó el release 8 como la norma definitiva del LTE[1] y en las mismas fechas se comenzaron a anunciar terminales comerciales capaces de alcanzar velocidades de descarga de 100 mbps. [2]

Los esfuerzos se orientaron principalmente a la convergencia de diferentes tipos de redes de acceso,mejor uso de los recursos radioeléctricos y a que la red sea basada en IP (IP-Based). Entre las mejoras que el estándar propone, se encuentran:



Interconexión con redes de acceso heterogéneos.



Soporte de diversos tipos de terminales.



Prestación de servicios únicamente mediante conmutación de paquetes (incluyendo las comunicaciones de voz, VoIP).



Aumento significativo de la velocidad de acceso.



Mejora del uso del espectro para hacer una gestión más eficiente del mismo, lo que incluiría la posibilidad de ofrecer servicios de unicast y broadcast.



Separación del plano de usuario y el plano de control por médio de interfaces abiertas.



LTE/SAE provee flexibilidad de espectro, reducción en TCO y alto desempeño para redes de Banda Ancha Móvil.

Arquitectura E-UTRAN. La interfaz y la arquitectura de radio del sistema LTE es completamente nueva. Esta actualizaciones fueron llamadas Envolved UTRAN (E-UTRAN). Un importante logro de E-UTRAN ha sido la reducción del costo y la complejidad de los equipos, esto es gracias a que se ha eliminado el nodo de control (conocido en UMTS como RNC). Por tanto, las funciones de control de recursos de radio, control de calidad de servicio y mobilidad han sido integradas al nuevo Node B, llamado envolved Node B. Todos los eNB se conectan a través de una red IP y se pueden comunicar unos a otros usando el protocolo de señalización SS7 sobre IP. Funcionalidades: -E-UTRAN soporta 326.4 Mbps en downlink y 86.4 Mbps en uplink. Esto es optimizado para baja velocidad de mobilidad; sin embargo, también soporta velocidades de hasta 500 Km/h. -Utiliza QPSK,16-QAM y 64QAM como esquemas de modulación. -Los recursos de radio en el downlink son divididos entre los usuarios usando OFDMA y MIMO. Para el uplink son divididos usando SC-FDMA combinado con MIMO. -E-UTRAN solmente soporta hard handover. eNodeB: Dentro de las funciones del eNodeB, se encuentran:

 

Realiza la gestión de los recursos de radio.

La arqitectura de red de Core se conoce como SAE

Fuente: Alcatel Lucent.

Tecnologías empleadas De las mútiples tecnología empleadas en los equipos Long Term Evolution, merece la pena destacar:

  

Flexibilidad del uso del espectro: ancho de banda flexible, FDD/TDD Acceso de Radio: OFDM para el downlink y SC-OFDM para el uplink. Tecnología Multi-antena: Antenas inteligentes MIMO

Barreras para el Despliegue de LTE Las principales barreras de LTE incluyen la habilidad de los operadores de desarrollar un business case viable y la disponibilidad de terminales y de espectro. Los operadores necesitan que las aplicaciones y los terminales de usuario esten disponibles antes de comprometer el despliegue de tecnologías 4G. Pues los usuarios cambian sus planes basados en los equipos, los servicios y las capacidades que estos tengan. Adicionalmente, la disponibilidad de espectro también representará una barrera para LTE pues para alcanzar las velocidades prometidas se requiren 20MHz para el ancho de la portadora y muchos de los operadores no cuentan con el espectro necesario. Aunque se está abriendo nuevo espectro en la banda de 2.6 GHz en Europa y 700 MHz en Estados Unidos y parte de Europa, esto no es suficiente para alcanzar las demandas de LTE. En Europa Suecia fué el primero en subastar su espectro; los ganadores incluyen TeliaSonera, Telenor, Tele2 y Hi3G. Otros países que planean subastar la banda de 2.6 GHz son Italia, Austria, Inglaterra y los países bajos. El caso de negocio será un reto para los operadores, pues los modelos tradicionales no serán viables. Ahora se debe usar la plataforma de entrega de servicio para probar y desplegar nuevos servicios hasta que los operadores encuentren los servicios que los clientes estén dispuestos a utilizar. Sin embargo, LTE tiene también algunos desafios que alcanzar: - Voz sobre LTE: Una de las ventajas que LTE promociona es la Evolución del Core de Paquetes (EPC), que es un auténtico core "All-IP" y por lo tanto debe llevar a todos los tipos de tráfico: voz, video y datos. Pero, la mayoría de los trabajos de normalización se ha centrado en los aspectos de datos de LTE y la voz se ha descuidado un poco. Es evidente que los beneficios en OPEX/CAPEX de un core convergente EPC solo pueden ser logrados cuando todos los tipos de

tráfico se realizan sobre un núcleo único y unificado. El problema de la normalización de la voz sobre LTE se complica más aún cuando se mezcla LTE con diferentes tipos de redes tradicionales incluyendo GSM, HSPA, CDMA2000, WiMAX y Wi-Fi. Algunas soluciones que se han tomado en cosideración son:

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Circuit Switch Fallback CS FallBack: Esta es una opción atractiva que permite a los operadores aprovechar sus redes GSM / UMTS / HSPA legadas para la transmisión de voz. Con CSFB, mientras se hace o recibe una llamada de voz, el terminal de LTE suspende la conexión de datos con la red LTE y establece la conexión de voz a través de la red legada. CSFB completamente descarga el tráfico de voz a las redes 2G/3G, que por supuesto obliga a los operadores para mantener sus redes básicas de CS. CS FallBack es una opción atractiva a corto y medio plazo, ya que permite a los operadores optimizar aún más su infraestructura de legado existentes, pero en el largo plazo, otras opciones serán más atractivas para cosechar plenamente los beneficios de la convergencia de EPC.

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IMS-basado en VoIP: El Subsitema IP Multimedia (IMS) soporta la opción de Voz sobre IP (VoIP) a través de redes LTE directamente. Además, esta opción solo aprovecha Radio Voice Call Continuity (SRVCC) para abordar las brechas de cobertura en redes LTE. Si bien la llamada de voz inicial se establece en la red LTE, si el usuario sale del área de cobertura LTE, entonces la llamada es entregada a la CS principal a través del core IMS. Esta opción proporciona una interesante estrategia de despliegue para los operadores que tienen un fuerte núcleo IMS, ya que les permite hacer la transición a VoIP desde el principio la vez que aprovechan los activos existentes legados para la continuidad de voz fuera de las áreas de cobertura LTE.

Tecnologías 4G complementarias o competidoras 

WiMAX, que se desarrolló con cierta ventaja de tiempo sobre LTE, puesto que el 18 de octubre de 2007 obtuvo el estatuto de norma 3G UIT, de lo que se desprende que los operadores con licencia 3G podrán desplegar Wimax sobre UMTS.[3] Sin embargo, el que LTE supere a Wimax en ancho de banda, 100 Mbps contra 70 Mbps (35 + 35) y en alcance (100 kms. en zona rural) y que los principales fabricantes y operadores de telefonía móvil se inclinen hace esta fórmula, conduce a un claro pronóstico a favor de LTE como sistema 4G.

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CDMA2000 UMB(CDMA2000 Ultra Mobile Broadband): Desarrollado por el 3GPP2 es la evolución lógica de la familia de estandares CDMA2000 que incluye las tecnologías de 3G CDMA2000-1xRTT y CDMA2000-1xEVDO-DO.

Compromisos, Planes y Pruebas con LTE

Primera red Comercial El 15 de Diciembre de 2009, Teliasonera lanzó la primera red LTE comercial para Suecia y Noruega. La red cubre las areas centrales de la ciudad de Estocolmo y Oslo e inicialmente es usada para suministrar servicios de datos moviles. Durante el primer y segundo sementre de 2010, el cubrimiento en Suecia será extendido a las ciudades de Lund, Västerås, Göteborg, Malmö, Uppsala och Linköping. Por su parte, la red en Noruega será desplegada en 4 ciudades más antes de terminar el 2010. Trials y planes de despliegue.[4]

En Japón los operadores están usando las bandas de 1.5 GHz (DoCoMo/Softbank Mobile), 1.5 GHz+800 MHz (KDDI) y 1.7 GHz (eMobile). NTT DoCoMo planea su lanzamiento comercial en Diciembre de 2010 y para 2014 planea suministrar servicios LTE al 50% de la población con cerca de 20.000 Nodos. eMobile, por su parte, planea lanzar LTE en Septiembre de 2010. El primer trial de LTE en Latinoamerica fué realizado por Entel PCS en Chile; por lo que se espera que el regulador lanze la subasta por el espectro (en las bandas de 2.6 Ghz y 700 Mhz) en Marzo de 2011 y así se puedan prestar servicios LTE a comienzos de 2012. China Mobile ha construido su red basada en TS-SCDMA, por lo que se espera que estos sitios puedan ser re-usados para desplegar TD_LTE. El Trial TD-LTE en Expo Shanghai 2010, alcanzó una valocidad pico de bajada de 80 Mbps en 20MHz. China Telecom planea lanzar el servicio LTE en 2010. T-Mobile Austria lanzó un piloto de 60 celdas en Innsbruck en Julio de 2009. Por su parte, 3 Austria está actualizando su red para LTE y espera tener la capacidad de ofrecer LTE a sus subscriptores en 2011. En Dinamarcaa,la subasta por el espectro de 2500-2690 MHz y 2010-2020 MHz fué completado en Mayo 10 de 2010. Los ganadores fueron Hi3G Denmark ApS, TDC A/S, Telia Nättjänster Norden AB, y Telenor A/S. TDC ha declarado que realizará un trial pre-comercial en Junio de 2010. En Finlandia, 3 compañías obtuvieron la licencia de 2.6 GHz para LTE: La primera de ellas ELISA (50MHz) lanzó su red pre-comercial en Helsinki. TeliaSonera, a su vez, obtuvo licencia para 5 bloues de 2 x 5 MHz y ha iniciado pruebas con un número reducido de usuarios en Turku. Y por último DNA, que obtuvo 40 MHz del espectro. En Francia, Orange está realizando un trial LTE en Paris en 10MHz, acualizado a 20 MHz. El lanzamiento del servicio se espera para 2012. Bouygues Telecom está probando LTE 1800 en 10MHz usando MIMO 2x2 en Orléans y entregará sus primeros resulados a mediados de Junio de 2010. Telefonica España ha desarrollado el primer test de campo en su Centro de Demostraciones en Madrid y está probando LTE en sus oficinas de Argentina, Brasil, Republica Cheva, Alemania, Peru, Eslovenia y el Reino Unido. SK Telecom, KT & LG Telecom (Corea del Sur) ya están deplegando LTE.

Tecnología LTE (Long Term Evolution), la velocidad es lo suyo LTE tiene muchos puntos para convertirse en el nuevo estándar de las redes inalámbricas de alta velocidad, y puede añadirse a las redes existentes WCDMA y HSDPA sin necesidad de añadir infraestructura adicional. Con velocidades de descarga de hasta 60 Mbps y envíos de información de hasta 40 Mbps, la tecnología LTE es totalmente capaz de recibir streaming de alta definición en tiempo real, sin cortes ni tiempo de buffer.

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6 veces más veloz que HSDPA (High Speed Download packet Access) 8 veces más rápido que el HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). Los terminales móviles desarrollados para redes LTE pueden descargar una película de 700 megabytes en 90 segundos O ficheros MP3 de 3Mb en 0,4 segundos.

La llegada de esta tecnología a nuestros teléfonos móviles permitirá que la prometida videoconferencia, en su momento uno de los grandes reclamos de la 3G, sea una realidad y no una suma de palabras y movimientos sincopados . También facilitará enormemente el streaming, es decir descargar películas desde el servidor en modo visualización y la subida de contenidos por parte del usuario desde una cámara de vídeo, etc. Entre los fabricantes de terminales que están prestando apoyo a esta tecnología figuran LG (que demostró en el MWC sus ventajas en una demo en directo), Motorola y Alcatel

La tecnología LTE, en el futuro de las telecomunicaciones “La visión es que en el futuro todo va a ser LTE (Long Term Evolution), porque LTE se basa en lo que es tecnología IP, que es de extremo a extremo. En el futuro todo va a ser datos”, es la aseveración de Daniel Martin, ejecutivo de la compañía Alcatel-Lucent, que en esta semana ofreció charlas y demostraciones sobre esta ciencia de cuarta generación (4G) dirigidas especialmente a universidades, operadores y empresas relacionadas con la temática tecno. Juan Carlos Cisneros, gerente de Alcatel-Lucent, explica que existe una expectativa muy grande sobre cómo aprovechar el patrimonio nacional –que se llama espectro radioeléctrico–. “El LTE permitiría (...) optimizaciones de espectro para tener más largos alcances. Por ese lado significa reducir inversiones y subir la calidad del servicio”. Altas velocidades, bajos costos por bit, redes más inteligentes, y una convergencia entre televisores, celulares, teléfonos fijos, internet, TV por suscripción y sistemas de audio de los carros entre otros, son algunos de los objetivos que tiene la LET, que ya ha sido implementada en EE.UU., Japón, entre otros países. En Latinoamérica, Colombia se perfila como el primer país de la región que usaría esta tecnología. Se pretende también que las muchas veces compleja estructuración de antenas y cables que se necesita para tener banda ancha, sea remplazada por un cubo de 6cm. y que pesa menos de 400 g.

¿Qué velocidades para terminales móviles nos ofrece Long Term Evolution (LTE)? En la última clase, revisamos las diferentes generaciones de los sistemas de telefonía celular, y luego de los sistemas de tercera generación como HSPA (High Speed Packet Access), se nos viene LTE (Long Term Evolution) como la tecnología que promete darnos velocidades picos de hasta 100 Mbps. Sistemas inalámbricos como LTE tendrían que ir acompañados por el despliegue de redes de próxima generación (NGN).

En una charla técnica que dió Nokia hace unos meses, nos comentaron que para el 2,009 desplegaría su primera red LTE, tecnología que Nokia llama 3.9G porque no alcanza las velocidades de hasta 1 Gbps que se propone como estándar para sistemas móviles de cuarta generación 4G. El 3GPP (Third Generation Partnership Project), los principales fabricantes de equipos de telecomunicaciones y operadores de servicio móvil vienen trabajando en el desarrollo de este nuevo estándar LTE. Para los están familiarizados con velocidades de bits, pueden pasar por alto la siguiente explicación. Imaginemos que queremos transmitir un libro de 500 páginas que tiene un promedio de 40 líneas por página y cada línea tiene un promedio de 60 caracteres, si cada carácter lo representamos por un byte (8 bits), entonces este libro tendría unos 9.6 Mbits. Si usamos uno de los enlaces actuales disponibles a 100 Kbps y sin considerar ningún overhead, este archivo de libro lo transmitiriamos en 96 seg (1.6 minutos). Si usariamos LTE con velocidades pico de 100 Mbps, entonces lo enviariamos en 96 mseg., lo que significa una reducción de 1,000 veces en el tiempo de transmisión en este caso.

Sigamos, con LTE se podrían usar espectros variables de 1.25 MHz, 1.6 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz and 20 MHz. Si usamos espectros de 20 Mbps, entonces podriamos tener velocidades de 100 Mb/s en el downlink (enlace de la estación base al móvil), y de 50 Mb/s en el uplink (enlace del móvil a la estación base), que nos da una eficiencia espectral 5 bps/Hz y 2.5 bps/Hz respectivamente. En cuanto a los técnicas de acceso al medio, en el downlink se usaría OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), mientras que en el uplink usaría Single Carrier – Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA). Con relación a las técnicas de modulación se usarían esquemas de QPSK, 16QAM, y 64QAM para el downlink, mientras BPSK, QPSK, 8PSK and 16QAM serían empleados para el uplink. En cuanto al uso de antenas, se usará MIMO (Multiple Input Multiple Output) con 4 antenas en el lado de la estación base y muy probablemente un arreglo de cuatro antenas en el lado del terminal móvil. La arquitectura de LTE es llamada SAE (System Architecture Evolution) y tiene como objetivo permitir la migración de los sistemas 3GPP como UMTS/HSPA a velocidades mayores, con baja latencia, y dando soporte a múltiples RAT (radio access technology). Esta arquitectura es totalmente IP y es lógico que no tenga dominio de circuitos, sólo dominio de paquetes que soportará los servicios de voz via VoIP además de los servicios de datos. SAE también promete soportar otras redes de acceso como WiMAX y Wi-Fi. La pregunta que cae por su propio peso es si dispondremos de espectros continuos de hasta 20 MHz, o habrán futuras reasignaciones. Tengamos en cuenta que los 100 Mbps son velocidades pico, y también tiene que venir acompañado por el desarrollo de terminales móviles para este fin. Tengamos en cuenta, que para el caso por ejemplo de HSDPA hay 12 clases de terminales, y no precisamente son los de más alta velocidad los que son de uso comercial. A mi modo de entender es parte del marketing ir promoviendo desde ahora LTE, si bien WiMAX es sólo una red de acceso y no un sistema celular, con su estándar 802.16e viene haciendo grandes esfuerzos por desplegar redes de acceso inalámbrico de banda ancha y con mobilidad, la lucha por la supremacía de las tecnologías de banda ancha inalámbrica está declarada. Finalmente, ¿porqué LTE soportaría espectros de 1.6 MHz? para soportar la evolución de sistemas TD-SCDMA, ¿y 1.25 MHz? para soportar la evolución de redes CDMA.   

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LTE: el estándar esperado En los últimos meses las siglas LTE han acaparado los titulares del sector de las telecomunicaciones, especialmente los relacionados con tecnologías móviles. LTE o Long Term Evolution es una tecnología que se concibió inicialmente como evolución de UMTS en su camino hacia la cuarta generación; sin embargo, una serie de decisiones recientes lo han catapultado como estándar de facto para la evolución de todas las tecnologías móviles existentes. Verizon, el principal operador móvil de Estados Unidos, con una red 3G basada en CDMA, ha tomado la decisión de evolucionar su red a LTE. En un impactante comunicado hecho público en el pasado Mobile World Congress, Verizon anunció su plan estratégico para ofrecer servicios comerciales sobre una red LTE en más de 20 estados americanos el próximo año 2010. Por otro lado, el ex-presidente del Grupo Vodafone señaló en una conferencia la necesidad de unificar los estándares 3GPP/3GPP2 fomentados por la industria móvil y WiMAX, mayoritariamente esponsorizado por el IEEE e Intel, en un único estándar para evitar la multiplicidad de estándares existentes actualmente que perjudican el desarrollo de la industria en su conjunto.

Las ventajas de un estándar único para las comunicaciones móviles mundiales son evidentes: por economías de escala el coste de esta tecnología se reducirá notablemente (algo a lo que ya contribuye la base tecnológica de LTE), la itinerancia mundial será un hecho y los mismos servicios estarán disponibles en cualquier red con el mismo terminal que utilizamos en nuestra red de origen, el foco del I+D en una única tecnología permitirá avances más rápidos en las prestaciones ofrecidas y, en definitiva, habrá una mayor competencia en el mercado que favorecerá en última instancia a los usuarios. ¿Pero qué ofrece LTE para que sea tan atractivo? En primer lugar, velocidades de hasta 200 Mbps; latencias, es decir, retardos en la respuesta desde la red de menos de 10 milisegundos; una arquitectura de red basada únicamente en el protocolo IP que permite a los operadores reducir el coste de los servicios que ofrecen y a los usuarios nuevas posibilidades de servicios multimedia interactivos (o lo que es lo mismo, nuevas fuentes de ingresos para los operadores) y unas eficiencias en costes de operación de las redes –a través de mayores eficiencias energéticas de los equipos radio– que permiten reducir el impacto ambiental de las mismas y, por añadidura, la factura de los operadores. A la receta anterior hay que sumar dos últimos ingredientes que representan la esencia misma de la evolución de las telecomunicaciones: las redes sociales y la cooperación en red. La Web 2.0 se está introduciendo en el día a día de las personas, tanto en su entorno personal como en el profesional. Pero hasta ahora adolecía de un factor fundamental para su desarrollo: la ubicuidad del ya manido always on, es decir, que los usuarios estén en todo momento y en todo lugar conectados a la red. La clave para ello es obvia, las redes móviles tienen que ofrecer a los usuarios esta conectividad “24 horas” y una interacción con calidad y seguridad, lo que empieza a denominarse Calidad de Experiencia o QoE. Por otro lado, la cooperación en red, evolución del concepto de Cloud computing –en el que el dispositivo final es muy simple pero accede a aplicaciones muy potentes almacenadas en red o se comunica con otros dispositivos para alcanzar un beneficio común– necesita de una red fiable y potente en capacidad, seguridad, disponibilidad y velocidad (imaginemos máquinas, como por ejemplo contadores de luz y gas, conectándose con otras máquinas sin intervención humana). LTE garantiza todas esas necesidades y además lo hace de forma flexible, económica y global; de ahí que su desarrollo se esté acelerando de forma sustancial y obligue a los organismos de estandarización a cambiar su nombre o, al menos, a reconsiderar el significado de sus siglas.