caracteristicas generales del cdma-450

CAPITULO 3: CARACTERISTICAS GENERALES DE CDMA450

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CAPITULO 3

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE

CDMA2000 EN LA BANDA DE 450MHz.


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3.1 INTRODUCCION

En los capítulos anteriores se determinó la importancia de las

telecomunicaciones en el mundo, y se hizo especial énfasis en las ventajas

que significaría dotar de telefonía fija en las parroquias orientales del cantón

Azogues.

La demanda por este servicio es cada vez más grande, lo que se pretende con

el desarrollo de este proyecto es encontrar una solución a las incomodidades

que actualmente la gente de Taday, Pindilig y Rivera tienen al usar un

teléfono.

Se concluyó que la tecnología más óptima para brindar este servicio a esas

comunidades sería CDMA450, explicando sus principales ventajas, sobre

todo cuando se habla de que los futuros suscriptores están muy dispersos en

una amplia zona; es decir, una densidad demográfica baja; además de una

gran eficiencia espectral y bajos costos tanto de instalación como de

operación.

3.2 DESCRIPCION DE CDMA450

CDMA450 es un sistema CDMA2000 desarrollado en la banda de los

450MHz que incluye una familia de estándares como: CDMA200 1X,

CDMA200 1xEV-DO y CDMA2000 1xEV-DV; donde los dos primeros

están comercialmente disponibles para la banda de 450MHz y CDMA2001

1xEV-DV esta siendo desarrollado23.

CDMA450 es una tecnología inalámbrica que se deriva de las ventajas como

una gran eficiencia espectral y alta velocidad de transmisión de datos que

ofrece CDMA2000, con una cobertura ampliada gracias al uso de una

frecuencia más baja.

23 Tomado de http://www.cdg.org/technology/3g/cdma450.asp


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Un equipo puede cubrir un área entre 45 y 80Km de radio, si comparamos el

tamaño de una celda para cubrir una misma área dependiendo de la banda de

frecuencia utilizada, tendríamos que el área de cobertura en 450MHz es 3

veces mayor que en 800Mhz y 11 veces más que la de 1900MHz, como se

puede ver en el gráfico:

FUENTE: International 450 Association. IA450

FIGURA 3.1 ÁREA DE COBERTURA CDMA PARA 450-800-1900MHz

El hecho de que con una misma estación base se alcance gran cobertura

beneficia el uso de esta tecnología, por que entre otros factores, los costos se

reducen.

Utiliza sólo una pequeña cantidad del espectro (por debajo de 1.8MHz

incluyendo banda de guarda).

CDMA 450 ofrece servicios de voz de alta calidad con CDMA200 1x que

permite que cada portadora maneje un tráfico de 42Erlangs.

Además, CDMA2000 1x soporta acceso de datos a gran velocidad, hasta de

153Kbps, y a través de la tecnología CDMA200 1xEV-DO acceso de band

ancha con velocidades de hasta 2.4Mbps.


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Esta tecnología ha sido probada en varios países de Europa, Asia y América

Latina y su uso principal ha sido proveer de acceso fijo inalámbrico en áreas

de densidad demográfica baja como son aquellas zonas rurales o sub-urbanas.

3.3 PROYECTO PARA LA RED CDMA450 EN LAS PARROQUIAS

TADAY, PINDILIG Y RIVERA.

Con el desarrollo de este punto se determinará la capacidad de tráfico que

debe manejar la red, el número de BTS para cubrir la zona deseada y su

ubicación, además de la configuración de la red y finalmente se realizará una

aproximación en los cálculos de propagación radioeléctrica.

3.3.1 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE TRÁFICO

En base a la experiencia que PACIFICTEL S.A CAÑAR ha adquirido con

los años que ha entregado servicio en las diferentes zonas rurales del

cantón Azogues, se considera un tráfico por usuario de 70mE en la hora

pico.

Además, el grado de servicio24 del canal de voz que el CONATEL

recomienda dentro de los parámetros mínimos de calidad de servicio debe

ser menor o igual a 2% en la hora cargada de cada estación del sistema,

por ello para este proyecto se tiene GOS=2%.

Como se había mencionado, cada una de las portadoras dentro de la

tecnología CDMA 1x puede manejar un tráfico de 42Erlangs.

Si se habla de que la demanda actual para el servicio de telefonía fija en la

Zona Oriental de Azogues es de 12 usuarios/Km2, se tendría una densidad

de tráfico de 0.84 Erlangs/Km2. Entonces, el tráfico total de este sistema

para cubrir los 117.4Km2 debe ser de 98.62 Erlangs. 24 GRADO DE SERVICIO: Es la probabilidad de bloqueo para llamadas iniciadas en la hora cargada de cada estación del sistema, de acuerdo a la tabla de Erlang B.


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El modo de configuración del sistema será S/2/2, es decir, BTS con dos

sectores y dos portadoras por sector; entonces, dado que se manejará un

tráfico de 42Erlangs por portadora, el tráfico total sería de 168Erlangs, con

lo que se cubre los requerimientos de tráfico considerados en el párrafo

anterior.

En las parroquias Taday, Pindilig y Rivera y sus comunidades aledañas,

existen 28 escuelas y colegios; este proyecto pretende entregarles a los

estudiantes y maestros de esos centros educativos acceso a internet a través

de la línea telefónica (dial up) y por ello no se harán consideraciones

especiales para el tráfico de datos e Internet. Por tal motivo, el tráfico total

que la BTS debe manejar seguirá siendo de 168Erlangs.

3.3.2 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE BTS

Cada BTS debe manejar 168Erlangs y el tráfico requerido en toda la zona

oriental es de 98.62Erlangs, entonces, se puede decir que una sola BTS

abastece la capacidad de tráfico que demanda ésta área.

3.3.3 DETERMINACIÓN DE LA UBICACIÓN DE LA BTS.

Debido a que sólo se requiere de una BTS para lograr la cobertura deseada

en base al tráfico, se cree que el lugar más adecuado donde se debe asentar

la misma sería el cerro de “Santa Rita”, debido a los siguientes factores:

En ese punto la empresa cuenta con la infraestructura necesaria para

su instalación,

Se cumplen las condiciones necesarias de altura y ubicación

estratégica con respecto a los sectores a servir.


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Actualmente PACIFICTEL S.A. en el cerro de “Santa Rita” cuenta

con el equipo que brinda el servicio de telefonía fija para la zona

oriental.

Además, a través de un radioenlace con el uso de un equipo

monocanal ubicado en “Santa Rita” se brinda servicio a la

comunidad de Colepato, perteneciente a la parroquia Rivera, la

misma que está ubicada a unos 4Km en línea de vista y 12 Km a

través de la vía.

Las coordenadas del sector, la altura del mismo y la distancia hacia las

parroquias se detallan en la tabla a continuación:

SITIO COORDENADAS ALTURA

NIVEL MAR

CERRO “SANTA RITA”

S 2 36’ 06’’ W 78 35’ 56’’

3184m

TABLA 3.3.3 POSIBLE UBICACIÓN DE LA BTS

Si, cuando se lleve a cabo la implementación del proyecto se demuestra que

la ubicación de la BTS no es la adecuada porque la cobertura no llega a

ciertas comunidades por motivos como: pérdidas de propagación debida a

obstáculos, alcance, etc., se ha considerado la posibilidad de que la empresa

deberá invertir en la infraestructura necesaria para ubicar los equipos en otro

sector. Esto se debe a que el servicio de telefonía no se dará solamente a

aquellas áreas que se consideren rentables económicamente, sino al carácter

social de este proyecto.


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3.3.4 FRECUENCIA DE OPERACIÓN.

El CONATEL, en resolución N. 241-07-CONATEL-2006 considera:

Que, el Artículo 23 del Reglamento General a la Ley Especial de

Telecomunicaciones Reformada establece que el CONATEL definirá

el conjunto de servicios que constituyen el servicio universal y que en

el Plan de Servicio Universal se determina que se promoverán, de

manera prioritaria, los proyectos de telecomunicaciones en áreas

rurales y urbano-marginales;

Que, el Artículo 24 del Reglamento General a la Ley Especial de

Telecomunicaciones Reformada establece que los prestadores de

servicios de telecomunicaciones deberán asumir, de conformidad con

los términos de sus respectivos títulos habilitantes, la provisión de

servicios en las áreas rurales y urbano-marginales que abarca el

territorio de su concesión;

Que el CONATEL autoriza a la Secretaría Nacional de

Telecomunicaciones la reasignación de una frecuencia o una banda

de frecuencias que haya sido previamente asignada cuando las

nuevas tecnologías lo hagan necesario.

Que, el ámbito de prestación de servicios de telecomunicaciones en

áreas rurales merece especial consideración respecto del régimen de

servicio universal;

Y por ello, resolvió:

ARTICULO UNO. Que las bandas 479.000-483.480 MHz, 489.000-

492.975 MHz, sea compartida entre los Servicios Fijo y Móvil y por

los Servicios de Telecomunicaciones con cobertura en Áreas Rurales.


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ARTÍCULO DOS. Modificar el Plan Nacional de Frecuencias

añadiendo la siguiente Nota EQA:

EQA 112. En las bandas 479.000-483.480MHZ, 489.000-492.975

MHz atribuidas a los servicios FIJO y MOVIL, operan Servicios

de Telecomunicaciones con cobertura en áreas rurales

compartido en Sistemas Convencionales, Sistemas Comunales y

Sistemas Buscapersonas Unidireccional.

ARTÍCULO TRES. En aquellos casos en los que el solicitante desee

implementar los servicios de telecomunicaciones con cobertura en

áreas rurales de manera inmediata, deberá asumir a su costo la

migración de aquellos usuarios que se encuentren en la banda

mencionada en el artículo uno de esta resolución.

Para hacer uso de la tecnología CDMA450 la sub-banda preferida en la

mayoría de países del mundo, incluyendo Latinoamérica, es la sub-banda A;

sin embargo, el CONATEL considerando que la sub-banda F es la menos

congestionada y que existe una amplia gama de fabricantes de equipos que

operan a esta frecuencia, procedió ala asignación de una parte de la misma

(479.000-483.480MHZ, 489.000-492.975MHz) para lo que llama Servicios

de Telecomunicaciones con cobertura en áreas rurales.

A pesar de que el CONATEL ha asignado parte de la banda F, CDMA450 1x

puede operar en diferentes bandas de frecuencia, las mismas que se muestran

en la tabla:


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DENOMINACION SUB-BANDA

FRECUENCIA (MHz)

ESTACIÓN MÓVIL

ESTACIÓN BASE

A 452.500 - 457.475 462.500 - 467.475

B 452.000 - 456.475 462.000 - 466.475

C 450.000 - 454.800 460.000 - 464.800

D 411.675 - 415.850 421.675 - 425.850

E 415.500 - 419.975 425.500 - 429.975

F 479.000 - 483.480 489.000 - 493.480

G 455.230 - 459.990 465.230 - 469.990

H 451.310 - 455.730 461.310 - 465.730

TABLA 3.3.4 SUB-BANDAS DE FRECUENCIA PARA CDMA450

PACIFICTEL S.A. deberá negociar con el CONATEL el uso de alguna o en

su defecto algunas de estas sub-bandas, para que de esta manera, cumpliendo

con la ley, pueda hacer uso de la tecnología CDMA450 permitiendo expandir

su servicio de telecomunicaciones en áreas rurales o sub-marginales.

3.3.5 CÁLCULOS DE RADIOPROPAGACIÓN

Para los cálculos de un radio enlace es necesario considerar varios factores

que intervienen en el lado del transmisor, en el espacio libre y en el lado del

receptor.

Las ecuaciones básicas de un radio enlace son las siguientes:

Potencia recibida:

o Lb= Pérdidas en el espacio libre.


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o GantR=Ganancia de la antena receptora.

o Lrec=Pérdidas en cables y conectores en el lado del repeptor.

PIRE, potencia isótropa radiada equivalente:

o Pt=Potencia del transmisor

o Ltrans=Pérdidas en cables y conectores en el lado del transmisor

o Gtx=Ganancia de la antena transmisora

Se determina si existe o no enlace a través de la siguiente comparación:

Si la sensitividad del receptor, valor que es proporcionado por el

fabricante del terminal del usuario, es menor que el valor de la

potencia recibida no existe enlace.

Si la sensitividad del receptor es igual al valor de la potencia recibida,

existe enlace pero está en el límite permitido.

Si la sensitividad del receptor es mayor al valor de la potencia

recibida, se garantiza el enlace.

Es necesario recalcar que además de los cálculos antes realizados, para

predecir la propagación se requiere del conocimiento del perfil del terreno

entre el transmisor y el receptor, el tipo de superficie, pérdidas por obstáculos,

vegetación, etc.; Y por ejemplo, para aplicaciones donde la transmisión es

desde un punto hasta una zona, algunos métodos resultan muy complejos.


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Como una solución a este inconveniente, se han desarrollado varios métodos

empíricos de propagación, donde se estima la pérdida básica de propagación

y la intensidad de campo.

Un método muy común en aplicaciones móviles es el método de Okumura-

Hata, quien obtuvo una serie de curvas de propagación en base a mediciones

hechas en el Japón, estas curvas entregan valores de la intensidad de campo,

para medio urbano, diferentes alturas de antenas para bandas de 150MHz,

450Mhz y 900MHz y un PARA de 1Kw. La altura de la antena receptora es

de 1.5m, considerado un valor típico en comunicaciones móviles. Una de

éstas curvas se pueden ver en la figura 3.3.5

Este método resulta muy óptimo para los cálculos de radiopropagación en

este proyecto debido entre otros a los siguientes aspectos:

Es aplicable para las bandas de 150MHz, 450Mhz y 900MHz.

La altura efectiva de la antena transmisora puede variar desde los 30

hasta los 200metros.

La altura de la antena receptora puede variar desde 1 hasta 10 metros.

La radio de cobertura puede ser desde 1 hasta 20km.

Además, existen fórmulas para aplicaciones en zonas urbanas, sub-

urbanas y rurales.

Este método ha sido muy aplicado en varios países gracias a que

proporcionan datos bastante similares a los de las mediciones.


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FIGURA 3.3.5 CURVA DE OKUMURA PARA 450MHz

Además de las curvas existen expresiones que proporcionan la pérdida básica

de propagación según el modelo de Okumura-Hata y son:

Donde:

Lb= Pérdida básica de propagación para medios urbanos.

f= Frecuencia en MHz.

ht= Altura efectiva de la antena transmisora en metros.

d= Distancia en km.

hr= Altura sobre el suelo de la antena receptora en metros.

a(hr)= corrección que depende de la altura de la antena receptora.


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Lbr= Pérdida básica de propagación para zonas rurales.

3.4 DESCRIPCIÓN DE LA RED CDMA450 Y EQUIPOS.

La arquitectura de la red CDMA450 se muestra en la figura 3.5

FIGURA 3.4 DIAGRAMA DE LA RED CDMA450 PARA SERVICIO DE

TELEFONÍA FIJA EN LAS PARROQUIAS TADAY, PINDILIG Y RIVERA.

3.4.1 BTS

Una estación base (Base Transceiver Station, BTS) es una instalación

fija que dispone de equipos transmisores y receptores de radio, que se

encarga de efectuar el enlace con el usuario.

Para tener cobertura en el área de las tres parroquias orientales

cumpliendo con los requerimientos planteados, será necesario instalar

una sola BTS, en configuración S/2/2, dos sectores con dos portadoras

por sector. Esta BTS estará ubicada posiblemente en el cerro “Santa

Rita”.

La BTS deberá contar con las siguientes especificaciones técnicas:

Rango de frecuencia de operación.


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Frecuencias centrales del canal: Según TIA-EIA-IS-2000.

Espaciamiento de canal: 1.23MHz

Separación de 10MHz entre Tx y Rx.

Interfaz aire: Según TIA-EIA-IS-2000.

Número de portadoras.

Esquema de modulación: Según TIA-EIA-IS-2000.

Esquema de demodulación: Según TIA-EIA-IS-2000.

Bitrate de transmisión: Según TIA-EIA-IS-2000.

Potencia de Transmisión: Dependerá de la cobertura.

Sensibilidad.

Codificación de voz.

Compatibilidad de estándares 1x EV-DO, 1xEV-DV

3.4.2 RAC

RAC, por sus siglas en inglés Radio Access Controller, es el equipo

que sirve de interfaz entre la central telefónica y la BTS.

3.4.3 TERMINAL DE USUARIO

La terminal de usuario será el dispositivo instalado en el lado del

suscriptor, y consiste en un equipo de comunicación electrónico que

tiene las mismas capacidades básicas de un teléfono en una línea

convencional.

El terminal de usuario puede ser de dos tipos: el uno es tipo teléfono

con antenas indoor y el otro tipo modem con antenas outdoor.

Estos deberán realizar básicamente las siguientes funciones:

Establecer los parámetros básicos de línea telefónica: tono de

marcado, tono de ocupado, timbrado de llamada, etc.


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Detección de colgar/descolgar por parte del usuario.

Soportar identificación de llamadas y marcación por DTMF.

Soportar cancelación de eco y ruido.

Contar con display para marcación, identificador de llamadas,

memorias para almacenar número en directorio, leds que

indiquen: si existe menor señal, alimentación de energía,

establecimiento de llamadas, etc.

Tener respaldo de energía por batería.

Soportar actualizaciones de software.

El terminal tipo módem adicionalmente tendrá una salida RJ

11, soportar servicio de fax, etc.

Soportar capacidad para instalar antenas indoor y outdoor.

El terminal se conectará a la red de energía pública 120Vac,

60Hz.

3.5 CONCLUSIONES.

Con lo revisado anteriormente, se puede concluir que la solución más óptima

para implementar en las parroquias orientales es sin lugar a dudas CDMA450;

debido a que, entre otros factores, ofrece las ventajas de los sistemas

inalámbricos, brinda la posibilidad de dar gran cobertura a usuarios que están

dispersos unos de otros, además, en este tipo de tecnología la administración

del espectro radioeléctrico es muy eficiente.

caracteristicas generales del cdma-450

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