Lab2

Comunicaciones Móviles Práctica 2 – Planificación de Radio II Índice 1.

Introducción

2.

Datos de la red

3.

Indicaciones sobre el uso de Xirio-OnLine

4.

Primera Fase 4.1 Selección inicial de emplazamientos 4.2 Ajuste de la inclinación de las antenas 4.3 Resultados que se deben entregar

5.

Segunda fase 5.1 Cálculo de tráfico 5.2 Mejora de capacidad 5.3 Resultados que se deben entregar

1.

Introducción

El objetivo de esta práctica es realizar una planificación de una red GSM 1800 en una zona de Iquitos teniendo en cuenta aspectos de cobertura y de tráfico. Para ello se utilizará el programa Xirio-OnLine. La planificación se divide en dos fases: • Primera fase: el operador realiza un despliegue mínimo de red con el objetivo de asegurar un cierto grado de cobertura. Dado que al comienzo de operación de la red el número de usuarios es bajo, los aspectos de tráfico no son críticos en esta fase. • Segunda fase: con el tiempo se va incrementando la demanda de tráfico. Este incremento puede atenderse utilizando un mayor número de portadoras por base, hasta un cierto valor límite. Cuando se alcanza este límite, se hace necesario añadir estaciones base para aumentar la capacidad de tráfico de la red. La planificación se llevará acabo siguiendo estas fases, de acuerdo con los pasos descritos en los siguientes apartados. En cada fase deberán entregarse resultados en forma de mapas y tablas, así como un breve texto descriptivo del procedimiento seguido. Los resultados mínimos de cada fase se indican en los apartados correspondientes. El apartado 2 define los datos de la red y los objetivos de la planificación. El apartado 3 contiene indicaciones sobre el uso de Xirio-OnLine en la planificación de la red. En los apartados 4 y 5 se indican los pasos que se deberán seguir en cada fase de la planificación. Finalmente, el Apéndice A contiene las características de la antena de la estación base.

Por favor, tal y como se decía en la práctica 1 (aplicable a todas las prácticas), al elaborar la memoria de la práctica guíese por las siguientes dos máximas del refranero castellano: • Lo bueno, si breve, dos veces bueno. • Vale más una imagen que mil palabras (siempre que lo considere necesario incluya gráficos, pantallazos, diagramas… que ayuden a comprender sus explicaciones)

2.

Datos de la Red

La red bajo estudio utiliza la tecnología GSM 1800, y ofrece servicios de voz, SMS y datos por conmutación de paquetes por medio de GPRS. Para SMS se emplea 1 canal físico de señalización dedicada, no combinado con la señalización común. GPRS emplea los canales de tráfico GSM sobrantes en cada momento, y además se reservan 3 canales que cursan exclusivamente tráfico GPRS. Como frecuencia de trabajo para el enlace ascendente se utilizará la frecuencia central de 1748 MHz, y para el descendente 1843 MHz. La planificación se llevará a cabo para terminales móviles con potencia máxima de transmisión 0,25 W. La potencia de cada transmisor (portadora) de una estación base no puede superar 20 W. Las pérdidas en transmisión de la instalación de la estación base (cable y combinador de transmisores) son 3 dB. La sensibilidad del móvil es -102 dBm, y la de la base es -106 dBm (ésta última incluye la ganancia por diversidad), ambas referidas a la salida de la antena. Se tendrá en cuenta un margen de 15 dB, que incluye los efectos del desvanecimiento por sombra y un margen por penetración en interiores. No se considera margen de interferencia. Se emplean estaciones base trisectorizadas. Las características de las antenas se indican en el Apéndice A (no es necesario definir el diagrama de radiación de forma muy precisa). El número de portadoras asignables a cada sector está limitado a 6 por restricciones de la instalación de la base. El terminal móvil tiene una antena isótropa. Se consideran 3 dB de pérdidas por atenuación del cuerpo del usuario. Como método de estimación de la pérdida básica de propagación se utilizará el siguiente: Lb(dB) = 39,3 + 33,9 log f(MHz) – 13,82 log ht(m) + (44,9 – 6,55 log ht(m)) log d(km) + 0,1Ldif Siendo ht la altura efectiva de la base, y Ldif la pérdida por difracción en el perfil. Este modelo corresponde al de COST 231-Hata para ciudad grande y altura del móvil 1,5 m, más un término que tiene en cuenta parcialmente las pérdidas por difracción, más una corrección de -10 dB (debida a que el modelo COST 231-Hata ya tiene en cuenta la difracción, en promedio). Se utilizará este modelo para todas las distancias y alturas efectivas de estación base. La zona en la que se realizará la planificación está definida en IQUITOS por:

Esta zona de cálculo se define en la pestaña área del cálculo del estudio multitransmisor. El objetivo de cobertura es conseguir que el 90% de los puntos de esta zona estén “cubiertos”. Un punto se considera cubierto si la potencia mediana en recepción supera el valor de potencia mediana necesaria. El objetivo de probabilidad de bloqueo para el servicio de voz es del 2%. La elección de emplazamientos para las estaciones base se hará de forma “nominal”, es decir, sin tener en cuenta la disponibilidad real de los mismos (restricciones administrativas, coste de alquiler de ubicaciones etc.) La altura de la torre está limitada a 4 m. Las orientaciones de los sectores pueden elegirse de forma arbitraria: no es necesario que los tres sectores estén separados 120o, ni que la inclinación de las antenas sea la misma en los tres. Es posible también situar las antenas de los tres sectores en ubicaciones ligeramente diferentes dentro del emplazamiento (azotea) considerado. Asimismo, no es necesario utilizar los tres sectores en todos los emplazamientos.

3.

Indicaciones sobre el uso de Xirio-Online

Cobertura múltiple. Para observar la cobertura conjunta proporcionada por varias estaciones base se utiliza el siguiente procedimiento: se evalúan en primer lugar las coberturas por separado, utilizando para cada una un estudio de cobertura (tal y como se hizo en la práctica 1); y posteriormente se combinan las coberturas por medio de un nuevo estudio de cobertura multitransmisor. En la definición de dicho estudio, pestaña coberturas de red, se indican los estudios de cobertura que se quieren combinar. En la pestaña parámetros de cálculo de señal se indica la magnitud del resultado (potencia), las unidades (dBm) y el criterio tipo de servidor (mayor señal). De este modo cada punto del terreno se asigna a la estación base que mejor cubre ese punto, en el sentido de mayor potencia recibida. El resultado del cálculo se puede observar de tres formas (botones de la barra de herramientas):

• Recepción: muestra el nivel recibido en cada punto. Este valor corresponde a la base seleccionada de acuerdo con el criterio fijado (en nuestro caso Mejor servidor). • Mejor servidor: muestra en cada punto cuál es la base mejor servidora, en el sentido de mayor potencia recibida. • Solapamiento: muestra en cada punto el número de bases que proporcionan cobertura, es decir, el número de bases para las cuales el nivel recibido supera el valor definido como Sensibilidad en el estudio de cobertura correspondiente.

Definición de varios sectores para definir varias estaciones base (sectores) en un mismo emplazamiento se recomienda lo siguiente: 1. Crear un primer estudio, correspondiente a uno de los sectores. 2. Crear un nuevo estudio duplicando el anterior. 3. En el nuevo estudio, modificar la orientación (dirección del lóbulo principal de la antena), inclinación u otros parámetros en el nuevo transmisor.

Parámetros de interferencia. Para el cálculo de interferencias de coberturas de red, escoja la opción “utilizar el método de cálculo de los estudios de cobertura (método principal)”. El modelo de cálculo de las coberturas individuales será el método editable ampliado de XirioOnLine según está definido en el punto 2 de este guión. Puede utilizar una resolución de 8m (aunque esto en realidad no afecta al cálculo gratuito, que tiene una resolución máxima de 400m). No se utilizará ningún método secundario de cálculo de interferencias ni tampoco habrá coberturas interferentes más allá de las que nosotros hayamos definido en la práctica. Manténgase el factor de rechazo que aparece por defecto.

4.

Primeria Fase

4.1 Selección inicial de emplazamiento Calcule la potencia mínima que debe tener el transmisor de la estación base para que la cobertura esté limitada por el enlace ascendente (puede suponer que la pérdida de propagación es la misma a las frecuencias ascendente y descendente). Suponiendo que limita el enlace ascendente, fije los valores que deberá introducir en el programa para la potencia transmitida, pérdidas y potencia mediana necesaria (potencia umbral). Seleccione un conjunto mínimo de emplazamientos que permitan cumplir el porcentaje objetivo de área cubierta, en sentido ascendente. Se recomienda definir un transmisor con un valor por defecto de inclinación de antena de unos 5o, y obtener los demás duplicando éste y cambiando únicamente posición y acimut. 4.2 Ajuste de la inclinación de las antenas Una vez seleccionado un conjunto de emplazamientos, ajuste la inclinación de cada antena. El criterio para ello es concentrar lo más posible la radiación en la zona de servicio de cada estación base, intentando disminuir el solapamiento entre bases (que contribuye a incrementar la interferencia) sin reducir la cobertura de cada una. 4.3 Resultados que se deben entregar Deben entregarse los siguientes resultados, junto con una BREVE descripción del procedimiento seguido:

• RESULTADO 1: Potencia de la base calculada en el apartado 4.1. Primero se definirán los parámetros de las antenas y el móvil, que serán los mismos parámetros para las estaciones bases colocadas, ya que variaremos solo su ubicación e inclinación hasta alcanzar lo que necesitamos, que es cubrir la mejor área:

Parámetros de la estación base:

• RESULTADO 2: Valores de potencia transmitida, pérdidas y potencia mediana necesaria utilizados en Xirio-OnLine, determinados en el apartado 4.1. Parámetros del terminal móvil, como dice en el apartado 2 se consideran unas pérdidas de 3dB, el umbral de recepción es la suma de la sensibilidad con el margen de desvanecimiento.

Diagrama de radiación de la antena:

 RESULTADO 3: Número de emplazamientos y de sectores. Las antenas fueron situadas en los siguientes puntos y utilizando la misma inclinación y azimut en todas las antenas se obtuvieron los siguientes resultados:

Como se puede observar, llegan la señal verde en las zonas de arriba, pero en la de medio es azul, por tanto falta mover la antena de abajo, a la vez que necesitamos colocar una antena más para cubrir toda la zona. • RESULTADO 4: Mapa de ubicación de estaciones base y tabla con acimut y elevación de cada antena, después de los ajustes realizados en el apartado 4.2.

Primera Antena:

Segunda Antena:

Tercera Antena:

Cuarta Antena:

Quedan las antenas de la siguiente manera:

• RESULTADO 5: Mapas de mejor servidor y de solapamiento en el enlace ascendente, después de los ajustes realizados en el apartado 4.2.

Ahora se tiene toda la zona cubierta, aún resta ciertas interferencias pero no son un inconveniente ya que los canales que se usan para este experimento son diferentes, son celdas y no usan la misma frecuencias sus vecinas. La imagen no nos muestra una calidad de señal igual en todos los puntos, es más hay demasiada interferencia.

Por tal motivo se hicieron las siguientes modificaciones teniendo en cuenta el siguiente dato (izquierda a derecha):

De arriba hacia abajo:

Teniendo esto en cuenta, la BTS N°3 se le subió la inclinación, por las características del terreno, entonces: BTS N°3

Las BTS N°2 y N°4 tienen mucho solapamiento entonces se les redujo la potencia, además de modificar su localización e inclinándolos un más co n el fin de obtener mejores resultados. BTS N°2

BTS N° 4

La BTS N°1 no se modificó mucho, sólo 2 Watts menos de potencia y girarlo para tener una mejor cobertura.

BTS N°1

El nuevo resultado es el siguiente:

NIVEL DE SEÑAL

SOLAPAMIENTO

MEJOR SERVIDOR

Se puede observar, una cobertura uniforme y con buena potencia en su mayor parte.

5.

Segunda Fase

5.1 Cálculo de Tráfico Se fija como objetivo un porcentaje de penetración en el mercado del 25%, y un tráfico de voz por usuario de 0,025 E. Para el tráfico de SMS y GPRS se consideran suficientes los intervalos reservados. Siguiendo el criterio de mejor servidor para definir la zona de cobertura de cada base, calcule el tráfico de voz ofrecido a cada sector, y el número de portadoras necesarias de acuerdo con la probabilidad de bloqueo objetivo. 5.2 Mejora de la Capacidad Teniendo en cuenta el número máximo de portadoras utilizables por sector, introduzca los emplazamientos necesarios para conseguir la capacidad de tráfico necesaria, y

calcule el número de portadoras necesarias por sector. Suponga que la posición de los emplazamientos iniciales no se modifica, y que el enlace ascendente es el que limita la cobertura. Obtenga mapas de cobertura total y de solapamiento de la red incluyendo los nuevos emplazamientos. 5.3 Resultados que se deben Entregar Deben entregarse los siguientes resultados, junto con una BREVE descripción del procedimiento seguido:  RESULTADO 6: Número total de emplazamientos y de sectores.

Teniendo en cuenta el solapamiento, describe una menor interferencia, como se sabe los sectores trabajan en diferentes frecuencias por tanto no habrá interferencias. Eso ayudará a realizar un handover sin pérdida de señal. Las modificaciones efectuadas para mejorar esto fueron las siguientes:

Las antenas fueron reubicas, como se indica en las imágenes anteriores. El resultado final de las ubicaciones fue la siguiente:

 RESULTADO 7: Mapa de ubicación de estaciones base, y tabla con acimut y elevación de las bases que se hayan añadido en el apartado 5.2.

Los ajustes de inclinación se puede observar en las siguientes imágenes; la inclinación que se dio a cada antena fue de 10° como se puede observar en las imágenes. Mejoro con respecto al anterior.

 RESULTADO 8: Tabla en la que se indiquen el tráfico de voz que atiende cada base y el número de portadoras necesario en cada una, calculados en el apartado 5.2.

• RESULTADO 9: Mapas de mejor servidor y de solapamiento en el enlace ascendente, tras las modificaciones realizadas en el apartado 5.2.

La imagen anterior muestra el número de servidores y el solapamiento que tienen cada uno de ellos.

CONCLUSIONES  Mediante este laboratorio hemos podido comprender los diferentes factores a evaluar durante la planificación de radio, para la instalación de las BTS.  Para este laboratorio se usó el método estimado editable ampliado ya que nos ofrece mejores resultados en zonas urbanas, nos da un resultado más aproximado a la realidad.  Se aprecia que el área geográfica es un factor primordial a evaluar y estudiar durante la ubicación y colocación de las estaciones bases BTS.  Las BTS, deben cumplir ciertas condiciones durante su ubicación tales como la distancia en la altura, y se deben regir a ciertas normas que son reguladas de acuerdo a la zona de cobertura.  Debemos tener en claro que la zona de cobertura, es diferente a la zona de servicio, ya que esta última es donde podemos encontrar calidad de servicio, sin embargo en la anterior son zonas que pueden tener una mínima cobertura pero no hay calidad del servicio.  Cuando se colocan las antenas hay que tener en cuenta su inclinación, su diagrama y radiación además de su potencia emitida.