4. atoll: introducciÓn a rnps

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A modo de resumen se hará una pequeña introducción del significado y la impor-

tancia de estas aplicaciones en el diseño actual de redes, asi como una descripción

de los requisitos y partes más importantes que deben tener.

Las herramientas de planificación siempre han jugado un papel importante en el tra-

bajo diario de los operadores de redes. Cuando los requisitos comerciales por de-

manda de servicio están basados en planes comerciales, la tarea de los planifica-

dores de redes es cumplir los objetivos con el menor inversión posible.

Generalmente, los parámetros de entrada incluyen requisitos relacionados con la

calidad, la capacidad y la cobertura de cada servicio. La mayoría de la redes de Se-

gunda Generación ofrecer solo servicios de voz. En Tercera Generación, hay varios

tipos de servicios (voz y datos), cada uno con diferentes requisitos. De este modo,

la importancia de estas herramientas es mayor en tercera generación que en la se-

gunda. Es necesario encontrar un punto medio óptimo entre calidad, capacidad y

covertura para todos estos servicios. Así las herramientas RNP son uno de los prin-

cipales soportes para conseguir esta optimización.

Una o más herramientas RNP deben ayudar al planificador de red en todo el proce-

so de planificación y finalmente en la optimización de la red una vez este siendo

mantenida tras su implementación.

En las aplicaciones modernas, todas las herramientas requeridas están normalmen-

te integradas en un sólo paquete. Si éste esta formado correctamente, el usuario fi-

nal, en este caso el planificador de red, ignorará que el o ella está usando varias

herramientas cuando realiza actividades de planificación. Esta sección muestra

los requisitos de cualquier aplicación RNP que soportará las distintas fases del pro-

ceso.

La figura 1 representa el diagrama de flujo de cualquier herramienta RNP.

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El requisito más importante de una herramienta RNP es el mapa geográfico del

área de planificación. El mapa es necesario para las predicciones de cobertura

(perdidas del enlace, link loss), cuyos datos serán posteriormente usados en la fase

de calculo y en utilidades de análisis. Un mapa de RNP debe incluir al menos datos

topográficos (altura del terreno, terrain heights), de forma (tipo de terreno, tipo de

clutter) y situación de los edificios y datos de altura, en forma de mapas raster (líne-

as). Además, es importante que incluya datos vectoriales de edificios para la locali-

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zación digital de estos en el mapa. Si está disponible, la información de carreteras

(líneas o vectores) puede ser usada en ciertas operaciones, como modelado de trá-

fico y predicciones de cobertura.

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Un proyecto es una combinación de varios obetos que forman un paquete entendi-

ble por el planificador de red. Está generalmente definido por los siguientes elemen-

tos:

• Mapa digital

• Propiedades del mapa.

• Área a planificar

• Tecnología de acceso elegida

• Parámetros de entrada para cálculos

• Modelos de antenas.

Un proyecto es creado y definido antes de que empiecen las actividades de planifi-

cación. Este incluirá todas las configuraciones y parámetros de los elementos de la

red. En la práctica contendrá todas los datos de BTSs y celdas que serán finalmen-

te desplegadas en la red real. Una herramienta RNP deberá ser capaz de crear, de-

finir, guardar y recuperar diversos proyectos, de esta forma, distintas versiones de

una misma área podra ser comparada en términos criterios de calidad, capacidad y

cobertura.

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En herramientas RNP, Antenna es un concepto lógico que incluye modelos de ra-

diación de antena y parámetros como ganacia y banda de frecuencia. Una vez que

la antena está definida, puede ser entonces asignada y usada por las celdas y pre-

dicciones de cobertura.

La definición de una antena comienza importando los modelos de radiación hacia la

aplicación RNP. Los vendedores de antenas proporcionan a los operadores los mo-

delos por medio de data sheets (hojas de caracteríticas). Gracias a estos datos, se

dispone dentro de la herramienta de una base de datos con todas las característi-

cas de las antenas.

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Una herramienta RNP debe ofrecer la posibilidad de modificar los modelos de pro-

pagación con el fin de adecuarse a las condiciones del área en cuestión. Esta per-

sonalización del modelo esta basada en medidas de campo que proveen datos de

la potencia de la señal en cada coordenada.

También debe soportar diferentes características de áreas planificables y entornos

de propagación. Por lo tanto, debe soportar varios modelos de propagación como:

Okumura-Hata, Walfisch-Ikegami y Ray-tracing. El modelo Okumura-Hata es el me-

jor para macroceldas y celdas pequeñas en las que la antena está situada sobre los

alrededores del tejado de un edificio alto. El modelo Walfisch-Ikegami se usa en pe-

queñas celdas donde el maximo radio de éstas es de 3 a 5 km. Las técnicas Ray-

tracing son aplicadas en entornos de microceldas en áreas urbanas densas.

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Una herramienta RNP debe tener la función de definir y manejar la configuración

general del hardware y la configuración y parámetros por defecto establecidos en

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los elementos de la red como son los emplazamientos y las celdas, así como la po-

sibilidad de modificar las BTS, ya que los modelos originales se modifican a menu-

do con las actualizaciones del hardware.

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Cuando se planifica una red de 3G, el operador desearía utilizar la red de segunda

generación tanto como fuera posible. Por lo tanto, es importante para la herramien-

ta proveer soporte para importar las localizaciones de los emplazmientos de 2G, así

como los datos de las antenas al nuevo proyecto, especialmente cuando se realiza

un proyecto de red combinando redes de segunda y tercera generación. Todo esto

puede reducir el tiempo de planificación de la nueva red.

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Tras importar los datos existentes de emplazamientos puede ser necesario añadir

manualmente más emplazamientos o celdas. También se deberán realizar modifi-

caciones manuales de los parámetros y la información de las antenas.

Cuando los elementos de red estén situados, sus parámetros deben ser comproba-

dos antes de los cálculos. Estos están controlados por listas individuales de ele-

mentos de red o por exploradores específicos que muestran todos los elementos

del proyecto actual. Gracias a estos listados es fácil comprobar la red completa y

cualquier variación en el ajuste de los parámetros.

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El modelado del tráfico y los requisitos del servicio son básicos para la planificación

avanzada de una red y la evaluación de cobertura y capacidad. Cuanto más se

ajuste el tráfico estimado, más realistas serán los resultados obtenidos.

En la fase de definición de servicio, se asignan la tasa de bits y el tipo de servicio

portador para cada uno de ellos.

En la fase de modelado de tráfico, es posible crear previsiones de tráfico de distin-

tas formas.

Los mapas de tráfico pueden diferir entre servicios y, además, deben ser modela-

dos separados entre sí. Las densidades de tráfico de diferentes servicios puede

combinarse e integrarse simultáneamente. En una herramienta RNP avanzada de

2G/3G se debe poder modelar una situación de servicio portador con tráfico en

tiempo real y no real.

El procedimiento básico de planificación de tráfico se muestra en la siguiente figura.

La primera tarea es definir los servicios portadores y la segunda es el modelo de

tráfico. Después, la lista de móviles es generada y finalmente los cálculos WCDMA.

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En esta fase, los modelos de propagación son ajustados para adaptarse a los en-

tornos de propagación tanto como sea posible. Para ello se puede realizar un estu-

dio real de los lugares donde se vayan a situar los emplazamientos, cuidando de

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que se visiten todos los tipos diferentes de áreas, incluyendo rurales, suburbanas,

urbanas y urbanas densas. Si es necesario, se realizará un proceso de ajuste inde-

pendiente para cada tipo de área, para conseguir una mejor precisión.

Tras realizar todo esto, el ajuste actual del modelo puede comenzar con la herra-

mienta RNP. Los modelos de propagación por defecto están ajustados para adap-

tarse a los valores actuales de potencia de la señal de la ruta. La herramienta debe

proveer soporte para comparar valores previstos y medidos y mostrar las diferen-

cias en visualizaciones gráficas.

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Cuando el modelo de propagación está ajustado, se calcula el plan de cobertura ini-

cial, es decir, las pérdidas desde la BS hasta los móviles. Los cálculos de pérdidas

del enlace (más tarde denominado LLOS) son usados para obtener el nivel de se-

ñal en cada pixel del área dada.

Los factores que pueden afectar a los resultados de los cálculos de pérdidas del en-

lace pueden ser:

• Configuración de la red (emplazamientos, céldas, antenas)

• Modelo de propagación

• Área de cálculo

• Parámetros de pérdidas de enlace

• Pérdidas del cable y de interior

• Ajuste de LOS

• Correcciones del tipo de clutter

• Correcciones topográficas

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• Difracción

La aplicación RNP debe ser capaz de proporcionar automáticamente predicciones

de cobertura combinada para todas las antenas pertenecientes a una misma celda.

Las visualizaciones pueden ser en 2D o en 3D. Cuando se muestren predicciones

para varias celdas, los resultados combinados mostrarán la señal de mayor poten-

cia en los puntos donde varias celdas ofrezcan servicio. La herramienta debe so-

portar esquemas de diferentes colores para las visualizaciones, por ejemplo usando

distintos colores para diferentes umbrales de señal.

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Como suma a los cálculos de cobertura por área y a las funcionalidades de visuali-

zación, la herramienta RNP puede tener una parte de optimización para celdas do-

minates (los mejores servidores). La planificaión de 3G está más centrada en análi-

sis de interferencia y capacidad que en solo estimación de la cobertura, como es el

caso de 2G. Durante la planificación de la red, se necesita optimizar la configura-

ción de las estaciones bases: la selección y dirección de las antenas además del

ajuste de la localización de los emplazamientos necesitan para aproximarse lo más

posible a los requisitos de QoS, capacidad y servicios al mínimo coste posible.

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El análisis de una imagen es suficiente cuando un planificador de red quiere encon-

trar si el despliegue actual de la red es factible, por ejemplo desde el punto de vista

de la interferencia.

Con las herramientas RNP modernas, el planificador suele ser capaz de realizar un

análisis de una sola imagen en al menos dos formas.

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• En el primer método, solo se realizan un par de iteraciones para los enlaces as-

cendente y descendente, para encontrar rápidamente esas áreas con cobertura

pobre y que están experimentando una interferencia alta. El planificador puede

entonces hacer los cambios necesarios de la RNP antes de empezar más cálcu-

los detallados que requieren un consumo de tiempo y de potencia de computa-

ción considerables.

• El segundo método de análisis necesita mucha más información a tener en

cuenta durante las iteraciones. Por ejemplo, cuando se realiza un análisis com-

pleto de los cálculos LLOS de una sola imagen, la lista de distribución de los

móviles y el mapa de tráfico son necesarias. Durante las simulaciones iterativas,

los usuarios móviles son puestos en parada hasta que es alcanzado el estado

estacionario. Esto significa que las variables internas no cambian más de un

predeterminado valor. Como resultado, los indicadores mencionados son calcu-

lados y están listos para un tratamiento posterior al análisis.

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La implementación de análisis avanzados en herramientas modernas RNP están

basadas en la generación automática de múltiples listas de móviles. Un planificador

también puede definir el número de listas de móviles que necesite, en caso de que

requiera mayor control del análisis. Cada lista de móviles representa una imagen

estática de la situación de tráfico en la red, es decir, la localización de los usuarios

de móviles en un momento dado. Los resultados de los análisis WCDMA de cada

imagen son combinados para proporcionar resultados estáticamente relevantes y

fiables. Debido a que las mismas condiciones de tráfico son usadas para un gran

número de listas de móviles, la fiabilidad de los resultados se mejora debido a la re-

ducida aleatoriedad de las localizaciones de los móviles. Así cuanto más alto sea la

tasa de bit de los servicios, mayor número de imágenes serán necesarias para sal-

var la dependencia de los resultados con la localización de los móviles.

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Los resultados proporcionados por las aplicaciones RNP generalmente consisten

en gráficas basadas en todas las iteraciones realizadas e indicadores de funciona-

miento relacionados con el correspondiente análisis. Todos los resultados son pro-

porcionados con un sumario general que proporciona una forma fácil y rápida de

identificación de los posibles problemas y la verificación de la cobertura, calidad y

capacidad de la red.

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Cuando los cálculos y las simulaciones han sido realizadas con la herramienta

RNP, el próximo paso es verificar y analizar si los resultados son aceptables. La

aplicación debe proporcionar soporte para un posterior procesamiento, análisis y vi-

sualización de diferentes formas. Todas las fases mencionadas son ejecutadas ba-

sándose en los resultados de las iteraciones guardadas previamente. Naturalmente,

si no se consiguen los objetivos de cobertura, calidad o QoS, se deben realizar las

actividades normales de planificación para mejorar las características de la red en

uso hasta un nivel aceptable. La herramienta debe mostrar los resultados necesa-

rios para que el planificador realice estas optimizaciones. Los resultados se pueden

mostrar generalmente en forma de mapas raster, tablas numéricas o histogramas.

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Una herramienta RNP debe proporcionar los medios para crear y manejar celdas

adyacentes. La lista de celdas adyacentes contienen las celdas vecinas para todas

las celdas en la red. Se necesita información para realizar handovers de manera

exitosa entre las celdas de la red activa. La información de adyacencia es definida

por celda base, pero antes de esto, es esencial generar una lista de celdas adya-

centes en funcionamiento para tener una correcta configuración y ajuste de los pa-

rámetros de la red. Además las celdas adyacentes son generalmente generadas

después de que todos los análisis estén terminados y la configuración optimizada

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archivada. La adyacencia puede ser realizada entre sistemas y entre frecuencias,

así las posibles serán:

• Adyacencia 2G-2G



• Adyacencia entre frecuencias 3G-3G (hard handover)

• Adyacencia entre frecuencias 3G-3G (soft handover)

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Las herramientas RNP proporcionan una amplia gama de funciones de informe, ge-

neralmente incluyendo impresiones de los tipos siguientes:

• Imágenes raster del área (y las celdas) seleccionada

• Configuraciones y parámetro de los elementos de red

• Varias gráficas

• Informes específicos personalizados por el operador

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Los operadores normalmente tienen herramientas para manejar información de

usuarios y de negocios, de dimensionado, planificación de transmisión, de medidda

y sistemas de manejo de redes como suma a la herramienta RNP. Un requisito bá-

sico es proporcionar flujos de información y datos desde cada herramienta como

apoyo para el proceso total de trabajo.

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Cuando el plan de red está listo y el funcionamiento ha sido analizado en la herra-

mienta RNP, los datos de configuración y del plan en sí pueden ser exportados ha-

cia la aplicación de manejo de la red del operador. Los datos exportados contienen

importantes parámetros sobre configuración de la red y gestión de los radio recusos

(RRM) para los elementos de red de un área seleccionada o del plan completo.

Una vez que la red está operativa y ha sido mantenida durante unos periodos, vie-

ne la necesidad de replanificar algunos elementos de red. Para este propósito y na-

turalmente para no malgastar demasiado tiempo del planificador, es posible expor-

tar datos de red y parámetros desde la herramienta RNP, así la planificación y la

optimización puede continuar con valores actualizados.

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Dentro de la gama de herramientas de planificación de redes de radiocomunica-

ción, RNP tool, se encuentra la desarrollada por la empresa FORKS. Esta herra-

mienta se denomina ATOLL y a continuación se van a explicar los aspectos más

importantes y generales que servirán para comprender mejor la parte principal de

este proyecto, la planificación de una red de tercera generación, UMTS.

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El entorno de trabajo de ATOLL proporciona un completo e integrado conjunto de

herramientas y características que permiten crear y definir un proyecto de radio pla-

nificación con una sóla aplicación. Se puede guardar el proyecto en un solo fichero

o enlazarlo a ficheros externos.

ATOLL usa elementos de interfaz estándares de Windows, por lo que soporta mu-

chas de las opciones propias de este sistema operativo como son la posibilidad de

tener abiertos varios documentos al mismo tiempo, funcionalidades de drag-and-

drop (coger y soltar), copiar y cortar por medio de atajos de teclado, deshacer cam-

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bios recientes en el proyecto así como las opciones de Windows de imprimir mapas

completos, partes de estos o sólo ciertos objetos. También existen herramientas de

búsqueda emplazamientos, puntos en el mapa o vectores.

Uno de los elementos más útiles de la interfaz es la ventana de exploración que nos

permitirá manejar todos los objetos del proyecto: emplazamientos, transmisores,

cálculos, etc., además de datos geográficos como el DTM (Digital Terrain Model),

clases de clutter y mapas de tráfico.

El contenido de las carpetas en la ventana de exploración pueden mostrarse en ta-

blas, permitiendo gestionar grandes cantidades de datos. Podemos ordenar y filtrar

los datos en las tablas o cambiar la forma en la que los datos están dispuestos.

También se puede usar la tabla para introducir grandes cantidades de información

cortando y pegando éstas desde hojas de cálculo de Windows.

El mapa es el área de trabajo del proyecto y ATOLL proporciona muchas caracte-

rísticas para trabajar con él. Podemos cambiar la vista moviendo, ampliando o cen-

trándonos en un punto para poder elegir que y como se muestran los objetos.

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En ATOLL existen dos tipos de ventanas:

• Ventanas de documento: Contienen el mapa, además de tablas de datos es-

pecíficos e informes.

• Ventanas acopladas: Muestran el contenido del proyecto activos, por ejemplo

la ventana del explorador.

La interfaz del ATOLL, con ejemplos de ambos tipos de ventanas se muestra en la

siguiente figura:

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Ilustración 4.1 Interfaz de Atoll

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La venta de exploración es una ventana acoplada que representa el papel principal

en ATOLL. Contiene los datos y los objetos del proyecto, distribuidos en carpetas.

Cada objeto y carpeta tienen un menú específico al que se puede acceder pulsando

con el botón derecho del ratón sobre él. Los elementos pueden ser modificados

desde el nivel superior con cambios que afecten a todos los de la misma carpeta o

se puede acceder y modificarlos individualmente. Además la mayoría del contenido

de las carpetas puedes ser accedidas desde tablas, permitiendo un manejo sencillo

de grandes cantidades de datos.

La ventana de exploración tiene tres tablas:

• Data tab: Permite manejar los datos y cálculos de radiocomunicación. De-

pendiendo de los módulos instalados con ATOLL, se tendran las siguientes

carpetas:

� Sites (emplazamientos)

� Antennas (antenas)

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� Transmitters (transmisores)

� Predictions (predicciones)

� UMTS , cdmaOne/CDMA2000 Parameters, or GSM/GPRS Parameters

� Traffic analysis (GSM/GPRS/EDGE projects only) (ánalisis de tráfico)

� Hexagonal design (diseño hexagonal)

� Microwave links (enlaces de microondas)

� CW Measurements and Test mobile data (datos de medidas CW y prue-

bas de móviles)

• Geo tab: Permite manejar los datos geográficos. El número de carpetas

dependerá del número y tipo de datos geográficos que se importen o cre-

en:

� Clutter clases

� Clutter heights

� Digital Terrain Model (DTM)

� Population data

� Any generic geo data map

� Traffic (GSM/GPRS/EDGE/TDMA, UMTS HSPA, cdmaOne/CDMA2000)

• Modules tab: Permite manejar los modelos de propagación y módulos

adicionales. Contiene:

• Propagation Models, la carpeta de Modelos de propagación contiene:

� Longley-Rice

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� Okumura-Hata

� Costa-Hata

� Standard Propagation Model

� ITU 526-5

� ITU 370-7 (Vienna 93)

� WLL

� Microwave Propagation Model

• AFP models, módulos AFP disponibles en la instalación de ATOLL

� Cualquier otro módulo creado usando API

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En ATOLL, el mapa está formado por objetos ordenados en capas. La capa en la

cima es la más visible en la pantalla y en la impresión. La visibilidad de las capas

bajas depende de que capas estén sobre ellas y su visibilidad y transparencia. Para

mover una capa arriba o abajo basta con arrastrarla con el ratón hasta la posición

deseada.

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Cuando se quiere comenzar un nuevo proyecto, éste se basa en una plantilla que

tiene los datos y la estructura de carpetas necesarias para la tecnología que se esté

usando. Una vez empezado el nuevo proyecto, podemos modificar los parámetros

de red según nuestras necesidades particulares. Con ATOLL se proporcionan va-

rias plantillas: GPS GPRS EGPRS, CDMA2000 1xRTT 1xEV-DO, IS-95 cdmaOne,

microwave links, UMTS HSPA, and WiMAX. Las plantillas proporcionadas depen-

den de los módulos incluidos con la instalación de ATOLL. También podemos crear

nuestras propias plantillas abriendo las existentes y guardandolas como una nueva,

una vez hechos los cambios necesarios para cumplir nuestras necesidades.

Algunas de las plantillas más importantes se describen a continuación:

• GSM/GPRS/EGPRS: Esta plantilla se usa para modelar telecomunicaciones de

móviles de segunda generación (2G) usando tecnología TDMA (Time Division

Multiple Access). Puede ser usada para modelar las siguientes tecnologías:

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� GSM (Global System for mobile communication): 2G basada en

TDMA.

� GPRS (General Packet Radio Service): tecnología de conmutación de

paquetes que activa aplicaciones de paquetes en redes GSM. Tecnologia

2.5G.

� EDGE ( Enhanced Data for Global Evolution): Triplica la tasa de datos

de redes GSM/GPRS.

� EGPRS (GPRS operating over EDGE): Es GPRS pero operando sobre

EDGE para tasas de datos mejoradas.

• CDMA2000 1xRTT 1xEV-DO: Esta plantilla puede ser usada para modelar 3G

basada en tecnología CDMA2000. CDMA2000 es una evolución de CDMA

(Code Division Multiple Access, acceso múltiple por división de código). Se pue-

de usar en las siguientes tecnologías:

� 1xRTT (1 Radio Transmission Technology): Ofrece capacidad de voz

incrementada. Considerada 2.5G.

� 1xEV-DO (1x Evolution – Data Only): Evolución de CDMA2000 que pro-

porciona tasas de datos diez veces mayor que 1xRTT. Es considerada

3G.

• UMTS HSPA: UMTS (Universal Mobile Telecomunication System), HSDPA (High

Speed Downlink Packet Access) y HSUPA (High Speed Uplink Packet Access),

comunmente referida como HSPA, son sistemas de telecomunicación de tercera

generación basadas en tecnología WCDMA (Wideband Code Division Multiple

Access). Además WCDMA y CDMA son compatibles. UMTS y HSPA son gene-

ralmente implementadas sobre redes GSM.

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En un documento de ATOLL se usan diferentes tipos de datos geográficos, los cua-

les se pueden importar o crear. Por ejemplo: DTM, clases de clutter, clutter heights,

imágenes escaneadas, mapas de población y de tráfico. Algunos tipos, como cla-

ses de clutter, pueden usarse para dar resultados más realistas. Otros tipos, como

las imágenes escaneadas, se usan para dar una visión más realista de la región

bajo estudio.

Cuando importamos un archivo de datos geográficos en ATOLL, se puede decidir

hacia que carpeta irá. La “Geo tab” de la ventana de exploración tiene carpetas

para los tipos usuales de datos. Además, eligiendo la carpeta estamos eligiendo el

uso del archivo importado. También podemos crear nuestro propio tipo de datos im-

portando un archivo y definiendo que dato será usado.

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Los diferentes tipos de datos geográficos juegan distintos papeles en ATOLL:

• Datos geográficos basados en cálculos de propagación:

� Digital terrain model:

El DTM describe la elevación del suelo sobre el nivel del mar. Se puede mostrar el

DTM de diferentes formas: por valor único, valores discretos o intervalo de valores.

� Clutter classes:

Describe la superficie de la tierra o el uso de ésta. Cada pixel del archivo clutter

class contiene un código (de un máximo de 256 posibles) que corresponde con una

clase de clutter, o en otras palabras un cierto tipo de terreno usado.

� Clutter heights:

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Describen la altitud del clutter sobre el DTM con una altitud definida por pixel. Los

mapas clutter heights pueden ofrecer información más precisa que la de clutter

classes porque, en un fichero clutter heights, es posible tener diferentes alturas

dentro de una única clase de clutter. Al igual que el anterior podemos definir el

mapa de clutter heights de formas distintas: por valor único, valores discretos o in-

tervalo de valores.

• Datos geográficos usados en dimensionamiento:

� Mapas de tráfico:

Contienen información de la capacidad y servicio usada por área geográfica. Estos

mapas se usan para los análisis de capacidad de la red.

• Datos geográficos usados en estadisticas:

� Mapas de población:

Contienen información de la densidad de población o el número total de habitantes.

Los mapas de población se pueden usar en informes de predicción para visualiza-

ción. No tienen efectos sobre los resultados de las simulaciones.

� Otros mapas:

Se pueden importar muchos tipos diferentes de archivos, por ejemplo, costeros, de

precipitaciones, o socio-democráticos. No tienen efecto sobre ninguna simulación.

• Datos geográficos usados para propósitos de visualización:

� Mapas escaneados:

Son archivos de datos geográficos que representan el entorno físico actual, por

ejemplo, mapas de carretera o imágenes de satélites. Son usadas para proporcio-

nar un fondo preciso para otros objetos o para mapas menos precisos y son usados

sólo para visualización, no tienen efectos sobre los cálculos.

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� Contornos, líneas y puntos representando, por ejemplo, carreteras,

vías de tren o regiones:

ATOLL soporta contornos, líneas y puntos para representan poligonos, como regio-

nes, o líneas, como carreteras o líneas de costa. Son usadas solo para visualiza-

ción y no tienen efecto sobre los cálculos. Los contornos se pueden usar para crear

filtros poligonales o zonas enfocadas.

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Cuando importamos un nuevo fichero de datos geográficos, ATOLL reconoce el for-

mato de éste y nos sugiere la carpeta apropiada en el “Geo Tab” de la ventana de

exploración.

Al importar un archivo geográfico, ATOLL crea una conección al fichero. También

podemos elegir integrar dicho fichero en el propio documento ATOLL (activando la

casilla de Embed in Document), en el momento de importarlo o más tarde. Cuando

ATOLL esta enlazado al archivo, cualquier modificación que hagamos del documen-

to no afectará al archivo de información geográfica, sin embargo cuando el archivo

está integrado, es guardado como una parte del documento y los cambios si le

afecta.

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ATOLL hace un listado de todos los mapas importados en sus respectivas carpetas

y crea una carpeta separada para cada archivo de vectores y cada imagen escane-

ada importada. Cada objeto se situa en una capa separada. De este modo hay tan-

tas capas como objetos importados. Las capas se organizan de arriba a abajo en la

ventana de mapa en el mismo orden en el que aparecen en la ventana de explora-

ción.

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Es importante recordar que todos los objetos de la Data tab, como los trasmisores,

antenas y predicciones, se visualizan sobre todos los objetos de la Geo tab.

Hay algunos factores que pueden influenciar en la visibilidad de los datos geográfi-

cos:

• El cuadro de control de visualización: ( ) Está situado a la izquierda de

cada objeto y sirve para controlar si está o no visible en el mapa. Tres situacio-

nes: No visible, completamente o parcialmente visible.

• El orden de las capas: La capa arriba de la Geo tab está arriba de todas las ca-

pas de la ventana de mapas. La última capa será visible solo si no hay datos en

las de arriba o la transparencia está ajustada de forma adecuada. Podemos

cambiar el orden de las capas moviéndolas con el ratón de forma que la visuali-

zación final sea la adecuada a nuestras necesidades.

• La transparencia de los objetos: Podemos cambiar la transparencia de objetos,

como las predicciones, y algunos tipos de objetos, como las clutter classes, para

permitir la visibilidad de objetos situados en capas inferiores.

• El rango de visiblidad de los objetos: Podemos definir el rago de visibilidad de

cada tipo de objeto. Un objeto solo es visible en la ventana de mapa si la escala,

dispuesta en la barra de zoom, está dentro del rango.

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ATOLL ofrece muchas formas de trabajar con antenas. Para crear una nueva ante-

na, podemos importar la información necesaria desde fuentes externas, como una

spreadsheet (hoja electrónica) o desde un archivo. Una vez creada, podemos mejo-

rar el nivel de señal previsto puliendo los puntos de alta atenuación del patrón de

radiación vertical.

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Cada plantilla de un proyecto ATOLL tienen antenas específicas de la tecnología so-

portada del tipo de proyecto. Además, ATOLL permite crear antenas y ajustar pará-

metros como el fabricante, la ganancia, y los patrones de radiación horizontal y ver-

tical.

Cuando creamos la antena podemos copiar sus características desde una hoja

electrónica o desde un documento de windows, como una hoja de cálculo.

Ilustración 4.3 Valores de los patrones de radiación

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ATOLL puede modelar los componentes de los subsistemas de una estación base.

Podemos definir estos componentes y modificar las propiedades de sus respectivas

tablas. ATOLL usas las propiedades para calcular las pérdidas del enlace ascen-

dente y descendente y la figura de ruido de la BTS del transmisor en UMTS, cdma-

One/CDMA2000, or WiMAX. En GSM, ATOLL sólo cálcula las pérdidas del enlace

descendente. Estos parámetros se cálculan automáticamente desde las propieda-

des de los componentes o pueden ser definidos por el usuario.

Los subsistemas de una estación base consiste en los siguientes componentes:

• Tower-mounted amplifier (TMA) (Amplificador montado en torre): Los TMA son

usados para reducir la figura de ruido de la estación base. Están conectados en-

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tre la antena y el cable de alimentación. Parámetros: Nombre; Figura de ruido

(dB); Ganancia de recepcción (dB), Pérdidas de transmisión (dB).

• Cables de alimentación: Conectan el TMA a la antena. Parámetros: Nombre;

Pérdidas por longitud; Pérdidas del conector de recepcción; Pérdidas del conec-

tor de transmisión (todas en dB).

• Base transceiver station (BTS). Parámetros: Nombre; Figura de ruido (cB); Fac-

tor Rho (%).

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Mediante los cálculos de pérdidas a lo largo del camino entre transmisor y receptor,

el modelo de propagación permite a ATOLL predecir el nivel de señal recibido en

cualquier punto dado. El modelo de propagación calcula las pérdidas usando:

Los mecanismos involucrados en la propagación electromagnética:

• Propagación por el espacio libre

• Reflecciones

• Difracciones

• Scattering

• Datos específicos del proyecto, como:

• Transmisores, antes y equipamiento

• El DTM y, dependiendo del modelo de propagación, las clases de clutter.

En ATOLL podemos seleccionar el modelo de propagación que mejor se adapte a la

tecnología y las condiciones del proyecto. ATOLL permite usar más de un modelo

de propagación. Por ejemplo, para los transmisores del centro de la ciudad, se pue-

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de usar un modelo para los cálculos de propagación en entornos urbanos, y para

los transmisores de fuera de la ciudad, otro modelo para espacio abierto.

Para reducir el tiempo de cálculo, podemos usar un modelo principal y otro extendi-

do. El modelo principal tiene mayor resolución y un radio de cálculo más corto. El

modelo extendido tiene una resolución menor y un radio de cálculo mayor.

Podemos asignar modelos de propagación a distintos niveles. Podemos asignar un

modelo principal y extendido a todos los transmisores, a uno sólo y también asignar

un modelo por defecto para usarlo para cálculos de predicciones de cobertura.

Hay dos tipos de modelos de propagación en ATOLL: Empíricos y Deterministas.

Los modelos empíricos (Okumura-Hata, Cost-Hata, Longley-Rice, Standard Propa-

gaction Model, ITU 529-3, y WLL) están basados en fórmulas con parámetros modi-

ficables. También podemos usar los modelos empíricos como plantillas copiándolos

y modificar los parámetros para que se adapten a nuestro proyecto.

Cuando se realizan cálculos consecutivos con diferentes umbrales, si no hay radio

de cálculo definido, ATOLL recalcula la cobertura completa para cada predicción. Si

se ha definido un radio de cálculo relativamente grande, ATOLL almacena en me-

moria los cálculos para la área definida y solo cálcula la deiferencia entre dos pre-

dicciones.

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Cada modelo de propagación disponible en ATOLL encaja con ciertas condiciones,

frecuencias y tecnologías de radio. La siguiente tabla es un resumen de la banda de

frecuencia, la información geográfica necesaria, los ajustes, y el uso recomendado

de cada modelo.

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Tabla 4.1 Características de los modelos de propagación

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ATOLL permite crear y modificar los aspectos de redes UMTS HSPA (HSDPA y

HSUPA). Una vez creada la red, ATOLL ofrece multitud de herramientas para verifi-

car la red. Basándonos en los resultados de los tests, podemos modificar cualquier

parámetro definido en la red. Veamos un procedimiento completo para crear una

estación base.

Cuando creamos un emplazamiento en UMTS, sólo se crea un punto geográfico,

debemos añadir los transmisores y las celdas más tarde. Así, el emplazamiento,

con los transmisores, las antenas, equipamiento y celdas es llamado estación base.

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Ilustración 4.4 Ventana de creación de un nuevo emplazamiento (site)

En la pestaña general podemos definir el nombre, las coordenadas, la altitud real

(la altitud dada por el DTM no se puede modificar) y los comentarios del nuevo em-

plazamiento. También podemos usar el ratón para colocarlo en el lugar que quera-

mos (no será tan preciso como usando coordenadas).

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En la pestaña de equipamiento se especificarán el máximo número de canales físi-

cos del emplazamiento tanto en ascendente como en descendente (por defecto

ATOLL introduce el máximo posible, 256) y podemos elegir el equipamiento de una

lista. Si no asignamos ningún equipo, se considerarán los valores por defecto:

• Rake efficiency factor = 1

• MUD factor = 0

• Carrier selection = UL minimun noise

• Overhead Ces downlink and uplink = 0

Uso de un canal ascendente o descendente para cada servicio durante la simula-

ción de control de potencia.

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En la pestaña general podemos modificar el nombre, el emplazamiento en el que

está colocado el nuevo transmisor, la banda de frecuencia y la posición relativa del

emplazamiento.

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Ilustración 4.5 Ventana de creación de un transmisor

En la pestaña del transmisor podemos activar o desactivar el transmisor, ver las

pérdidas totales y la figura de ruido, asignar el equipamiento adecuado (TMA, ali-

mentador, BTS ...), el tipo de diversidad de la lista de transmisión y recepción. Por

último podemos definir los parámetros de las antenas: altura (se añade a la DTM),

antena principal y secundarias.

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Un transmisor tiene una celda por cada portadora. La celda es un mecanismo con

el que podemos configurar una red UMTS multiportadora.

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Cuando creamos un transmisor, ATOLL nos recuerda crear al menos una celda por

cada transmisor. A la hora de configurar una celda, tenemos multitud de paráme-

tros, típicos como nombre, número de la portadora... y otros más específicos rela-

cionados con potencia, canales de sincronización, umbrales, vecindades de porta-

doras, etc.

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Con ATOLL, podemos crear una red colocando estaciones basadas en plantillas.

Esto nos permite construir una red rápidamente con parámetros consistentes, en lu-

gar de construir la red colocando primero los emplazamientos, luego los transmiso-

res y por último las celdas.

Podemos colocar una sola estación usando el botón New Station de la barra de he-

rramientas Radio o también podemos definir un área y ATOLL calculará el lugar

para cada estación de acuerdo con el radio hexagonal de la celda según la plantilla.

Esto último se realizará mediante el botón Hexagonal Design de la misma barra de

herramientas.

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Esta misma barra nos da la opción de manejar las plantillas de estación. Para ello

debemos acceder a las propiedades y crear una desde cero o copiar una existente

y modificar sus parámetros. Es recomendable hacer esto a modificar directamente

una plantilla existente.

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Ilustración 4.7 Plantilla de propiedades de una estación (general)

En la pestaña general podemos modificar el nombre, el número de sectores de

cada transmisor y el radio hexagonal. También podemos elegir la antena principal y

modificar algunos parámetros, así como el modelo de propagación para la matriz

principal y la extendida (tipo de modelo, radio y resolución).

Ilustración 4.8 Plantilla de propiedades de una estación (transmisor)

En la pestaña de transmisor, podemos elegir el equipamiento (TMA, alimentador,

BTS) de transmisores y receptores. Las pérdidas son calculadas a partir de la infor-

mación de las especificaciones del equipo, aunque también podemos introducirlas

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nosotros mismos. De la misma forma podemos modificar el valor calculo de la figu-

ra de ruido de la BTS. La última opción de esta pestaña es la diversidad de las lis-

tas de transmisión y recepción.

La tercera página de la plantilla corresponde a W-CDMA/UMTS, en la que podemos

modificar las portadoras correspondientes a cada celda.

Ilustración 4.9 Plantilla de propiedades de una estación (W-CDMA/UMTS)

Aquí podemos modificar el número de portadoras, la potencia compartida entre las

celdas, las limitaciones de la simulación (potencia máxima, factores de carga,...),

condiciones de carga y número de canales del equipo seleccionado.

En la pestaña HSDPA/HSUPA podemos modificar características como el tipo de

estrategia de asignación (estática (podemos elegir la potencia HSDPA) o dinámica

(podemos elegir la máxima potencia compartida)), el número mínimo y máximo de

códigos, la potencia de espacio libre, el algoritmo, el número máximo de usuarios.

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En la pestaña neightbours (celdas vecinas) podemos modificar el número máximo

de intra- e inter-portadoras vecinas y el número máximo de inter-tecnologías veci-

nas.

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Podemos crear un análisis puntual para estudiar la recepción a lo largo del perfil en-

tre un transmisor y un usuario UMTS. El perfil se calcula en tiempo real, usando el

modelo de propagación, permitiendo estudiarlo sin calcular las matrices de pérdidas

del camino.

Para realizar un análisis puntual debemos elegir el transmisor desde el que quere-

mos hacer dicho análisis. Luego hacer click en la Point Analisys Tool ( ) en la

Radio Toolbar. Tras pulsar en este botón el cursor cambiará ( ) para representar

el receptor.

Una vez elegida la situación del receptor, aparecerá la pestaña de perfil (profile

tab), donde en el eje vertical se mostrará la altitud (en metros) y la distancia entre el

receptor y el transmisor en el eje horizontal. Una elipse azul indica la zona de Fres-

nel entre transmisor y receptor y con una línea verde se indica la line of sight (LOS).

Si la señal se encuentra un obstáculo, se muestra una línea roja que indica la ate-

nuación con difracción.

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Ilustración 4.11 Herramienta de análisis puntual

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ATOLL ofrece una seria de predicciones de cobertura estándares comunes a todas

las tecnologías de radio. Además de éstas dispone de predicciones específicas de

UMTS, HSDPA y HSUPA.

Podemos basar las coberturas estándares en nivel de señal, pérdidas del camino o

pérdidas totales dentro de un rango definido. Son tres:

Cobertura por nivel de señal: Permite predecir el mejor nivel de señal por cada pi-

xel. Se puede basar la cobertura en el nivel de señal, las pérdidas del camino o las

pérdidas totales dentro del rango definido.

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Ilustración 4.12 Predicción de cobertura por nivel de señal

Cobertura por transmisor: Permite predecir cuál es el mejor servidor por cada pixel.

Se puede basar la cobertura en el nivel de señal, las pérdidas del camino o las pér-

didas totales dentro del rango definido.

Cobertura por zonas solapadas: Las zonas solapadas están compuestas por pixel

cobiertos por al menos la señal de dos transmisores. Se puede basar la cobertura

en el nivel de señal, las pérdidas del camino o las pérdidas totales dentro del rango

definido.

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Una vez completado el estudio, podemos analizar los resultados con las herra-

mientas que proporciona ATOLL. Los resultados son visualizados gráficamente en

la ventana de mapa de acuerdo con los ajustes realizados en la pestaña Display tab

cuando se creó la predicción.

Una buena solución para el análisis de los resultados es la pestaña Point Analysis

Reception, que nos permite comprobar “en vivo” la señal recibida de los transmiso-

res más próximos en cada punto de nuestra zona de computación.

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En UMTS, la calidad de la señal y el tamaño del área que se puede cubrir está in-

fluenciada por la carga de la red. A medida que la carga se incrementa, el área que

la celda puede cubrir disminuye. Por esta razón, la carga de la red se debe estable-

cer para definir estudios específicos de UMTS.

Si tenemos mapas de tráfico, podemos hacer una simulación de Monte-Carlo para

modelar el control de potencia y evaluar la carga de la red para la distribución de

usuarios generada. Si no, ATOLL puede calcular la carga de la red usando el factor

de carga ascendente y la potencia total descendente definida para cada celda.

Estudios de calidad de la señal experimental: Una predicción de calidad de una se-

ñal experimental nos permite identificar donde hay al menos un transmisor cuya ca-

lidad es suficientemente recibida como para que un móvil pueda estar conectado a

él. ATOLL calcula la mejor calidad recibida en cada pixel. Entonces el se coloreará

el pixel si la mejor Ec/I0 es más alta que el umbral de movilidad o los umbrales es-

pecíficos Ec/I0.

• Predicción de área de servicio (Eb/Nt) ascendente o descendente: ATOLL calcu-

la la calidad del canal de tráfico (Eb/Nt) cuando usa la máxima potencia permiti-

da. En la predicción, el área de servicio del enlace descendente o ascendente

está limitada por la máxima potencia permitida para el canal de tráfico por celda

y por la calidad de la señal. Si la señal recibida está por debajo de este umbral,

ATOLL no mostrará la calidad del canal de tráfico.

• Predicción del área efectiva de servicio: Se calcula cuando un servicio actual-

mente está disponible para el móvil bajo prueba.

• Estudio de calidad usando parámetros de calidad: Se pueden realizar estudios

basados en indicadores de calidad dados (BER, BLER o FER). La predicción de

cobertura mostrará para cada pixel las medidas del indicador de calidad selec-

cionado.

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• Estudio del ruido total descendente: En este estudio se calcula y se muestra el

área donde el ruido total descendente excede un umbral establecido.

• Cálculo de polución experimental: Se considera un contaminante a un transmi-

sor que cumpla todos los criterios para entrar dentro de un conjunto de móviles

activos pero que no esté admitido debido a que se ha alcanzado el límite activo

del sistema. En la predicción de polución experimental, ATOLL calcula y muestra

donde interfieren los móviles bajo prueba con la señal experimental de los trans-

misores contaminantes.

• Predicción de la cobertura en estado handover: Aquí se muestran las zonas

donde se pueden realizar handover. También podemos usar esta predicción

para ver el número potencial de transmisores activos.

• Análisis AS: Sirve para verificar la predicción de cobertura. Debemos asegurar-

nos antes de realizar este estudio que la cobertura que queremos usar en él

esté activa.

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Podemos establecer las vecindades manualmente o dejar que ATOLL lo haga auto-

máticamente, basándose en los parámetros que introduzcamos. Cuando se distri-

buyen vecindades, la celda para la que estamos distribuyendo se conoce como re-

ference cell. Las celdas que cumplen los requisitos para ser vecina se conoce como

possible neighbours.

ATOLL soporta los siguientes tipos de vecindades para redes UMTS:

• intra-technology neighbours: son celdas definidas como vecinas que usan tecno-

logía UMTS. Se dividen en dos:

� intra-carrier neighbours: celdas vecinas que realizan handover usando la

misma portadora.

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� Inter-carrier neighbours: celdas vecinas que realizan handover usando

una portadora distinta.

• Inter-technology neighbours: celdas definidas como vecinas que usan una tec-

nología diferente a UMTS.

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En UMTS disponemos de 512 códigos de scrambling. Aunque por defecto se mues-

tran en formato decimal, se puede manejar en formato hexadecimal.

Podemos asignar dichos códigos de forma manual o automática. Una vez que se

ha realizado la distribución, podemos comprobar, ver la reutilización en el mapa y

realizar análisis de la distribución de los códigos scrambling.

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4. atoll: introducciÓn a rnps

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