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Radiopropagation Analysis of One eNodeB in an Urban Scenario

Análisis de Radiopropagación de un eNodoB en un Escenario Urbano

Javier Enrique Arévalo P.1, Ricardo Alirio González B.2 1javier.arevalo@fuac.edu.co, 2gonzalez.ricardo@fuac.edu.co

Fundación Universidad Autónoma de Colombia Bogotá – Colombia

Artículo de Investigación

Abstract

This paper has the purpose to perform a radiopropagation analysis of one eNodeB (Evolved Node B) from field measurements using the G-NetTrack Pro application software and the correlation simulation using ICS Telecom software in an urban scenary in the city of Bogotá D.C. It is implement analysis of the power levels received in the three sectors of the eNodeB, and subsequently, coverage and correlation simulations are performed with Okumura - Hata, Walfish - Ikegami and ITU R - 525 propagation models, from which the performance of each propagation model. As the model ITU-R 525 presents the best correlation relation, the simulations of received power level (RSRP: Reference Signal Received Power) and throughput using LTE - A (Long Term Evolution – Advanced) technology are performed with this model.

Keywords: Field measurements, LTE-A technology, propagation models, eNodeB, simulation networks. Resumen

Este trabajo tiene como propósito realizar un análisis de radiopropagación de un eNodoB (Evolved Node B) a partir de medidas de campo empleando la aplicación G-NetTrack Pro y la simulación de correlación utilizando el software ICS Telecom en un escenario urbano de la ciudad de Bogotá D. C. Se efectúa un análisis de los niveles de potencia recibidos en los tres sectores del eNodoB y posteriormente se efectúan simulaciones de cobertura y correlación con modelos de propagación, Okumura – Hata, Walfish – Ikegami e ITU-R 525, a partir de lo cual se puede establecer el desempeño de cada modelo de propagación. Como el modelo ITU R 525 presenta la mejor relación de correlación se realizan con este modelo simulaciones de nivel de potencia recibido (RSRP: Reference Signal Received Power) y rendimiento (Throughput) empleando la tecnología LTE – A (Long Term Evolution – Advanced).

Palabras clave: Medidas de campo, tecnología LTE-A, modelo de propagación, eNodoB, simulación de redes.

© 2017. IAI All rights reserved

Actas de Ingeniería Volumen 3, pp. 149-155, 2017

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1. Introducción

Para los próximos años se calcula que el consumo de servicios multimedia en dispositivos móviles se duplicara por el éxito que ha tenido LTE (Long Term Evolution) por medio de teléfonos inteligentes, tabletas, relojes inteligentes y demás dispositivos de conectividad inalámbrica [1, 2]. La fuerte demanda de datos y la posibilidad de estar actualizado constantemente ha hecho que nuevas tecnologías como LTE hayan tenido un éxito casi inmediato en todo el mundo [3, 4].

El despliegue de la red de LTE por parte de los operadores móviles debe poder ofrecer una calidad de servicio eficiente con velocidades pico estables y una cobertura generalizada logrando una experiencia que cubra las necesidades de todos los usuarios. De tal manera, resulta importante analizar el desempeño de un eNodoB (Evolved Node B) a partir de medidas de campo reales de los niveles de potencia recibidos para determinar su cobertura, en este caso, en un escenario urbano. Así mismo, se efectúan simulaciones de correlación a partir de los resultados de cobertura y se analiza el comportamiento de los modelos de propagación básicos como el Okumura – Hata y Walfish – Ikegami e ITU – R 525.

El capítulo se divide de la siguiente manera. En la sección II se presenta el proceso de adquisición de información en un eNodoB, en la sección III se presenta un análisis de las medidas de campo obtenidas por cada uno de los sectores del eNodoB, en la sección IV se realiza un análisis de las simulaciones de correlación, en la sección V se realizan las simulaciones de desempeño con el modelo ITU – R 525 y en la parte final se presentan las conclusiones.

2. Adquisición de Información en un eNodo-B

Para el desarrollo del proyecto se requirió visitar

diferentes eNodoB para ubicar el escenario de estudio, establecer el operador de redes móviles y determinar la tecnología móvil. Se emplea la aplicación G-NetTrack Pro considerando de forma especial los siguientes parámetros: Mobile Country Code (MCC), Mobile Network Code (MNC), tipo de tecnología, eNode B, Cell ID y coordenadas geográficas, de tal forma, que los nodos existentes cubran el área determinada para el estudio y existan los respectivos niveles de potencia para poder llevar a cabo las mediciones alrededor del nodo seleccionado [6]. La interface de la aplicación G - NetTrack Pro se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Interface aplicación G-NetTrack

Una vez establecido el eNodoB, se procede a realizar el levantamiento de la información. En la Figura 2, se muestra el cálculo del azimuth, partiendo de la posición geográfica de la estación. Con la utilización de una brújula se toma como referencia el norte y en la dirección de las manecillas del reloj se miden los grados del sector que esté más cerca del norte, así mismo se realiza el procedimiento para el segundo y tercer sector.

Figura 2. Cálculo de Azimuth

A partir de los parámetros básicos configurados se

crea un archivo (Cellfile) que contiene la información de la celda y se introduce en la aplicación, esta toma como referencia el Nodo 520322 del operador Movistar y los CELLID 1, 2 y 3. La aplicación G-NetTrack Pro calcula la distancia, la potencia recibida, la potencia de referencia, los niveles de calidad, alerta si ocurre Handover intracelda y graba los puntos de la ruta establecida cada 10 segundos. Se hace una medición de referencia (Drive Test) para la obtención de los datos que serán objeto de post-proceso en otro archivo (Template) que permite calcular el tilt y las aperturas tanto horizontal (Horizbeam) y vertical (Vertbeam); al final se obtiene un mapa detallado de cada uno de los sectores previamente configurados como se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Calculo de Tilt, Vertbeam y Horizbeam empleando G-

NetDiag template

En el Tabla 1, se presenta la información básica y configuración técnica para los sectores del transmisor con las siguientes coordenadas geográficas: 04°72’72,130”N, -74°06’73.00”W; y así se obtiene el perfil detallado de las potencias nominales, ganancias, azimuth y tilt que serán usados (más adelante) para simular el comportamiento de la estación base. Estos parámetros se indican solo a modo informativo, puesto que no afectan el modelo de propagación debido a que la relación de señal recibida versus velocidad alcanzada depende únicamente de las características del receptor. Por tanto, los parámetros del transmisor únicamente estiman la distancia máxima de cobertura.

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Tabla 1. Información Parámetros eNodoB

Nodo 520322

Información de la Celda

eNodoB 520322 Tecnología LTE (4G) LAC 2252 MNC 123 MCC 732 LAT 47272130 LONG -7406730 Cell ID 1 2 3

Configuración Técnica

Horizbeam 65° 90° 90° Vertbeam 6° 6° 6° Altura Antena (m) 20 20 20 Salida Potencia RF (W) 20 20 20 Ganancia (dBm) 17.7 17.7 17.7 Azimuth 15° 115° 270° Tilt 10° 12° 13°

3. Adquisición de datos del nodo seleccionado

(DriveTest) Con la obtención del perfil del nodo se realiza una

prueba detallada con un polígono trazado tomando como referencia la medición inicial para obtener la información de los puntos con las potencias recibidas (RSRP: Reference Signal Received Power), además de una prueba de descarga y subida de datos. Esta prueba mostrada en la Figura 4 es fundamental para el análisis del Throughput (capacidad real de red) que permite determinar el estado de la red y de los recursos reales que puede obtener cada usuario, además de la capacidad real que el operador presta para cada usuario.

Figura 4. Puntos RSRP en el Drive Test eNodoB

4. Análisis de datos obtenidos por sector 4.1 Niveles de señal de referencia

El rendimiento del enlace está condicionado al tipo de antena y al esquema de transmisión/recepción que se usa en cada estación. LTE cuenta con varios tipos de configuración múltiple MIMO (Multiple Input Multiple Output), para mejorar la eficiencia espectral del enlace de radio usando la multicanalización espacial con respecto al sistema de transmisión y recepción única SISO (Single Input Single Output).

En la Tabla 2 se especifican los diferentes parámetros de potencia medidos en la prueba de drive test haciendo una relación de Distancia – RSRP (Reference Signal Received Power), RSRQ (Reference Signal Received Quality), SNR (Signal to Noise Ratio) y RSSI (Received Signal Strength Indicator). En el sector 1 la relación distancia/señal de referencia se enlaza en forma directa, por eso a más de 200 m la señal tiene una atenuación respecto a distancias menores llegando a valores mínimos de -92 dBm. Esto se debe a diversos

factores como perdidas en interiores, pérdidas por difracción y atenuación por edificios adyacentes entre otros fenómenos. Para la distancia entre 0 m a 50 m hay cierta disparidad en cuanto a que los valores son susceptibles al bloqueo de la señal por los edificios adyacentes puesto que en el momento de la medición no se tiene línea de vista directa con el transmisor (shadowing), causando cambios bruscos en el nivel de potencia recibida por el terminal móvil tanto en el espacio como en el tiempo.

Tabla 2. Medidas de Potencia Promedio en el Sector 1

Distancia RSRP

(dBm) RSRQ

(dBm) SNR

(dBm) RSSI

(dBm) 0 m a 50 m N N N N 50 m a 100 m - 76.75 - 8 15.65 - 64.50 100 m a 150 m - 74.17 - 6 18.93 - 64.08 150 m a 200 m - 76.66 - 6.33 20.23 - 65.16 Arriba a 200 m - 80.83 - 6.85 16.17 - 65.14

En la Tabla 3, que presenta el sector 2, no se observa

una relación directa de distancia/señal recibida, puesto que a una distancia de 200 m siempre hubo línea de vista directa con el transmisor, lo cual evita atenuación por difracción; además los niveles de potencia recibidos en el terminal móvil son mayores respecto al sector 1 y sector 3, la velocidad para el enlace de bajada y de subida de la prueba de datos es mayor a una distancia superior a los 200 m., aunque la distancia máxima de cobertura del eNodoB 530322 es de 263 m aproximadamente. Al medir a una distancia mayor se presenta handover con celdas adyacentes de otros nodos.

Tabla 3. Medidas de Potencia Promedio en el Sector 2

Distancia RSRP

(dBm) RSRQ

(dBm) SNR

(dBm) RSSI

(dBm) 0 m a 50 m - 74.60 - 8.00 NA NA 50 m a 100 m - 78.85 - 7.42 16.28 -63.00 100 m a 150 m - 86.88 - 712 15.77 -64.85 150 m a 200 m - 78.86 - 5.85 14.42 -67.65 Arriba de 200 m - 77.50 - 5.50 21.88 -64.00

En la Tabla 4, que muestra el sector 3, los niveles de

potencia van disminuyendo de forma directa respecto a la distancia del receptor con el transmisor, para más de 200 m el nivel de señal de referencia disminuye con picos de -102 dBm haciendo handover con otras celdas; entre 0 m y 50 m los valores de recepción son mayores, aunque no se tenga línea de vista directa. El sector 3 presenta las velocidades de descarga más bajas de los tres sectores por la cantidad de edificios y las perdidas por atenuación y difracción que inciden sobre la celda.

Tabla 4. Medidas de Potencia Promedio en el Sector 3

Distancia RSRP

(dBm) RSRQ

(dBm) SNR

(dBm) RSSI

(dBm) 0 m a 50 m - 74.66 -7.00 17.66 - 63.00 50 m a 100 m - 73.20 - 6.40 21.25 - 63.40 100 m a 150 m - 88.50 - 7.16 13.06 - 69.33 150 m a 200 m - 90.22 -7.00 11.28 - 68.88 Arriba de 200 m NA NA NA NA

4.2 Prueba de velocidad y cálculo de bloques de

recurso (resource blocks)

El compromiso de velocidad del operador móvil Movistar, establece como objetivo una velocidad promedio de datos de 30 Mbps para el enlace de bajada,

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pero es preciso definir en qué tipo de condiciones se puede alcanzar dicha velocidad. Las mediciones se realizan con un móvil Sony Xperia Z2 con tecnología LTE (4G), categoría 4, con un pico máximo teórico de descarga de datos de 150 Mbps y de subida de 50 Mbps compatible con banda AWS (1700 MHz – 2100 MHz) que es la banda adjudicada para el operador.

En la Tabla 5 las distancias del terminal respecto al transmisor varían de forma consecutiva y los promedios de velocidad (throughput) tienen un comportamiento acorde a los datos obtenidos. Como se explicó anteriormente la caída de las descargas se hace entre 0 m y 50 m debido al bloqueo de la señal por perdidas por difracción y la cantidad de edificios que se encuentran en la zona. El valor máximo para el enlace de descarga se encuentra entre 50 m y 100 m con 15.3 Mbps y 2.49 Mbps para el enlace de subida con una utilización de 8 bloques de recurso.

Tabla 5. Medidas Promedio Throughput en Sector 1

Distancia Promedio

DL (Mbps) Promedio UL (Mbps)

RB's

0 m a 50 m NA NA NA 50 m a 100 m 15325 2495 8 100 m a 150 m 14317 9394 5

150 m a 200 m 14220 5963 5

Arriba de 200 m 13246 3820 6

Para la estimación de la velocidad se mide con la

aplicación G–NetTrack Pro, la cual cuenta con la función de secuencia de datos; se configura una URL en los enlaces de subida y descarga con un video y dos archivos multimedia. Se graban los puntos de medición de potencia recibida, simultáneamente se hacen las pruebas de descarga y subida guardando el promedio por punto medido, cabe agregar que la distancia temporal entre punto y punto medido es de 10 segundos, que se configura en el momento de realizar la medición.

En la Tabla 6, para el sector 2, la relación entre la potencia de referencia y el canal de datos es fija y conocida por el terminal, ya que este último es capaz de estimar el CQI (Channel Quality Indication) y se observa que los niveles de recepción de señal de referencia RSRP son los más altos y estables en comparación con los otros dos sectores medidos. Así mismo el througthput varía a lo largo del día según el perfil de uso del servicio; los recursos compartidos entre todos los usuarios van cambiando dependiendo del tráfico generado.

Tabla 6. Medidas Promedio Throughput en Sector 2

Distancia Promedio

DL (Mbps) Promedio UL (Mbps)

RB's

0 m a 50 m 16818 7302 7 50 m a 100 m 12799 4508 6 100 m a 150 m 10484 3441 6 150 m a 200 m 9246 3132 5 Arriba de 200 m 10156 3356 4

La prueba se realiza después de las 11 de la noche en

donde se supone el tráfico de la celda ha disminuido y se observa también que entre 0 m y 50 m se tiene una velocidad considerable de 16.81 Mbps para el enlace de descarga y de 7.32 Mbps para el enlace de subida. A medida que se aleja del transmisor las velocidades descienden considerablemente y el número de bloques

de recurso (resource blocks) disminuye a medida que la capacidad y los recursos de red pedidos por el usuario disminuye a tal punto que a más de 200 m solo se usan cuatro bloques de recurso.

En la Tabla 7, se observan en el sector 3 la caída las descargas a ciertas distancias, por tanto, este sector tiene el alcance en cobertura más limitado de todos los sectores del nodo medido, por eso a distancias mayores a 200 m no hay registro de potencias recibidas ni descargas; para distancias mayores a 200 m ocurre handover con sectores adyacentes al sector 3, el mejor rendimiento de descarga y subida se encuentra a una distancia de 0 m a 50 m con un promedio de 13.25 Mbps y 8.2 Mbps respectivamente, mientras que entre 150 m y 200 m las velocidades se caen considerablemente también debido a los niveles de potencia recibidos con picos de hasta -98 dBm afectando de forma directa el enlace y la experiencia del usuario.

Tabla 7. Medidas Promedio Throughput en Sector 3

Distancia Promedio

DL (Mbps) Promedio UL (Mbps)

RB's

0 m a 50 m 13256 8267 6 50 m a 100 m 12551 8122 6 100 m a 150 m NA NA 6 150 m a 200 m 1477 407 5 Arriba de 200 m NA NA NA

5. Análisis de correlación con modelos de

propagación 5.1 Configuración de Parámetros de Simulación

La Tabla 8 presenta los parámetros configurados en

el software ICS Telecom para las simulaciones de correlación [7, 8]. Se emplea cartografía de alta resolución de la ciudad de Bogotá [9].

Tabla 8. Parámetros Simulación eNodoB

Parámetro Valor Modo Transmisión LTE FDD

Frecuencia 2100 MHz Ancho Banda 20 MHz Potencia Nominal 20 W Ganancia Antena 17.7 dB Bloques Recurso 7 Perdidas Conexiones 3 dB

5.2 Análisis de correlación con el Modelo Okumura

– Hata El modelo de Okumura – Hata es un modelo empírico

de predicción de pérdidas para entornos urbanos calculadas con un factor de atenuación debido a la altura de la antena del receptor [10-12]. En este caso, la ventana de correlación mostrada en la Figura 5, indica que el factor de correlación es de 0.59 con un error medio de - 8dB y una desviación estándar de 9.97; de esta manera este modelo no se ajusta dentro de los parámetros esperados por una gran diferencia en la precisión de su predicción. Las pérdidas calculadas por medio de las curvas de atenuación no toman en consideración las perdidas por difracción causada por los edificios adyacentes al enodoB presentando solamente un valor mediano y la perdida básica de propagación en función de la frecuencia, distancia y altura de la antena sin ningún

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tipo de ajuste de corrección por trayecto tomando como referencia las constantes para entornos urbanos pueden no ajustarse al escenario propuesto.

Figura 5. Análisis de correlación modelo Okumura – Hata

5.3 Análisis de correlación con Modelo Walfish –

Ikegami Debido a que el modelo Walfish – Ikegami toma en

cuenta factores reales al momento de realizar la predicción como las pérdidas producidas por la altura de los edificios, la propagación sobre las azoteas lo proponen como uno modelo de propagación más acertados [10, 11]. A distancias mayores al límite de cobertura máxima, los niveles de señal recibida son prácticamente cero, lo que indica que puede ocurrir handover con las celdas adyacentes sin causar interferencia con otros sectores. En la ventana de correlación, Figura 6, el análisis arroja un error medio de 0.59 dB con un factor de correlación de 0.89 y una desviación estándar de 4.51. Este modelo presenta una buena correlación y un error pequeño estando dentro de los resultados esperados.

Figura 6. Análisis de correlación modelo Walfish –

Ikegami

5.4 Correlación con Modelo ITU – R 525

En la Figura 7 se realiza el análisis de correlación del método de propagación ITU- R 525 con los datos medidos en campo [13, 14]. El factor de correlación es de 0.92 siendo el modelo con la predicción más acertada y el que más se acerca a la realidad de todos los modelos utilizados en este estudio. La predicción del modelo tiene una alta probabilidad de que el comportamiento real tenga un aumento no esperado de interferencias que inciden en el nodo de estudio; claro está que para este caso la desviación estándar es solo de 3.54 siendo la incertidumbre mínima respecto al promedio de las medidas tomadas en campo y los niveles de la señal de referencia equiparándose a los valores prácticos con un error medio de solo 0.20 dB, encontrándose dentro de los rangos deseados para el estudio.

Figura 7. Análisis de correlación modelo ITU-R 525

5.5 Análisis de los Modelos de Propagación

Estudiados En la Tabla 9, se presenta un resumen comparando

los análisis de correlación. El modelo con mejor rendimiento y menores perdidas en la señal de referencia es el modelo ITU- R 525, que se ajusta al comportamiento real en el escenario de estudio y cuya cobertura máxima corresponde a la cobertura máxima del eNodoB medido [15].

Tabla 9. Resultados Correlación Modelos Propagación

Resultados Correlacion Modelo

Okumura – Hata

Modelo Walfish –

Ikegami

Modelo ITU - R

525 Factor Correlación 0.59 0.89 0.92 Desviación Estandar (dB) -8.00 4,51 3.51 Error Medio (dB) 9.97 -0,59 0.20

6. Análisis de desempeño de una Red LTE – A

empleando el modelo ITU-525 En el análisis de desempeño se optimizan algunos

parámetros generales que permiten aumentar el rendimiento del nodo. Las configuraciones realizadas implementadas se basan en los criterios técnicos de la 3GPP (3rd Generation Partnership Project) y la ITU (International Telecommunications Union). El nodo estudiado que se midió y al cual se le hizo levantamiento de información, cuenta con ciertos aspectos técnicos tanto espectrales como de rendimiento que no pueden ser modificados siendo estos básicos no solo dentro de la tecnología si no en su configuración general. Es así, que los bloques de recurso (RB’s) para el escenario de simulación se configuran con 100 RB’s con un ancho de banda total de 20MHz, siendo activos solo 64 RB’s. Al aumentar el número de bloque de recurso se realiza un cambio automático en la ganancia de las antenas transmisoras y receptoras que pasa de 17.7 dBi a 23.72 dBi y se configura además un sistema multiantena MU-MIMO 4x4.

Como LTE – A hace parte de las tecnologías que hacen uso de las modulaciones de orden superior de hasta 256-QAM, en las configuraciones del nodo se emplea un tipo de modulación de 64-QAM (6 bits/simbolo) con 64 RB’s utilizables. En el escenario de estudio se realiza la creación de la máscara para delimitar el escenario de estudio a fin de garantizar que los resultados arrojados en cada análisis (RSRP, RSRQ, Throughput, SNIR) sean los más aproximados a nivel de propagación y de rendimiento a un escenario real. La Figura 8 presenta la máscara en coloración rosada alrededor del nodo cubriendo los tres sectores de estudio.

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Figura 8. Máscara alrededor del escenario de estudio

6.1 Análisis de potencia recibida (RSRP)

Con un área total cubierta de 91.21% en los niveles

de potencia arrojados por el modelo de propagación ITU-R 525; se establecen los siguientes intervalos mostrados de señal de referencia en la Tabla 10. Entre -82 dBm a -67 dBm se obtiene el 26.2% del área cubierta, de -67 dBm a -42 dBm el 32.03% de área de cobertura del nodo, -42 dBm a -27 dBm se obtiene el 18.49%; entre -27 dBm y -12 dBm el 6.88%, y entre -12 dBm a 3 dBm el 3.01% del área cubierta.

Tabla 10. Niveles de señal de referencia para modelo de propagación ITU-R 525

Relación Potencia Recibida/Área Cubierta Niveles de Potencia

(dBm) Área Cubierta

-82 a -67 26.02% -67 a -42 32.03% -42 a -27 18.49% -27 a -12 6.88%

-12 a 3 3.01% 3 a 18 2.05%

6.2 Análisis de rendimiento (Throughput)

Para las simulaciones de análisis de rendimiento se

muestra se emplean dos tipos de configuraciones. La primera configuración es un escenario con modulación 64-QAM, bloques de recurso 100 RB’s para un ancho de banda de canal de 20 MHz FDD y sistema de antenas MU-MIMO 4x4 y la segunda configuración es un escenario con modulación 64-QAM, bloques de recurso 50 RB’s y sistema de antenas MU-MIMO 4x4. En la primera configuración, con un ancho de banda de canal de 20 MHz FDD, se obtienen velocidades de entre 11.7 Mbps hasta 78 Mbps como se presenta en la Tabla 11. Se realizan diferentes intervalos de velocidad respecto al área cubierta para determinar el rendimiento dentro del escenario de estudio.

Tabla 11. Resultados del análisis de rendimiento con un ancho de banda de 20 MHz

Rangos de Velocidades (Throughput) Velocidades Promedio en Descarga

con Canal (PDSCH) en Mbps Área Cubierta

11.7 a 17.7 0.13% 17.7 a 24.4 0.66%

24.4 a 31 0.50% 31.0 a 37.7 1.12% 37.7 a 44.4 0.79% 44.4 a 51.1 1.62% 51.2 a 57.8 3.72% 57.8 a 64.4 0.82% 64.4 a 71.1 2.83% 71.1 a 77.8 3.47%

Los porcentajes arrojados por el mapeado de

rendimiento están limitados por la máscara creada al inicio de las configuraciones con los parámetros para LTE-A y se establece que el área cubierta que presenta mayor velocidad es de 3.72% con en el intervalo de 51.2 Mbps a 57.8 Mbps.

En la Tabla 12, se presentan los intervalos de velocidad de descarga para la segunda configuración, con un ancho de banda de canal de 10 MHz FDD, con velocidades de entre 5.5 Mbps hasta 38.9 Mbps. El área cubierta que mantiene la mayor velocidad corresponde intervalo de 28.9 Mbps a 32.2 Mbps con un área cubierta de 8.2%.

Tabla 12. Resultados del análisis de rendimiento con un ancho de banda de 10 MHz

Rangos de Velocidades (Throughput) Velocidades Promedio en Descarga

con Canal (PDSCH) en (Mbps) Área Cubierta

5.0 a 8.9 0.13% 8.9 a 12.2 0.66%

12.2 a 15.5 0.50% 15.5 a 18.9 1.12% 18.9 a 22.2 0.79% 22.2 a 25.5 1.62% 25.5 a 28.9 3.73% 28.9 a 32.2 8.20% 32.2 a 35.5 1.80% 35.5 a 38.9 0.35%

Realizando la comparación en el rendimiento alcanzado para las dos configuraciones empleadas en LTE-A, las velocidades más altas para la configuración con un ancho de banda de 20 MHz y 100 RB’s utilizados fueron de 78.8 Mbps y las velocidades para 10 MHz con 50 RB’s fueron de 39 (Mbps). Es decir, al usar la mitad de bloques de recurso así mismo las velocidades alcanzadas se disminuyen a la mitad, lo que relaciona directamente el uso del ancho de banda con la capacidad del enlace (Throughput). 6.3 Análisis de rendimiento SINR a CQI (QoS Class

Identifier) Este análisis denota el desempeño del sistema LTE-

A, tanto en la capacidad de información que puede ofrecerse a los usuarios (Kbps) como en la calidad de servicio (QoS: Quality of Service). El parámetro QCI es utilizado por el eNodoB para determinar el paquete de reenvío de tratamiento de cada portador de programación (por ejemplo, pesos y umbrales de gestión de colas). Este tratamiento está pre-configurado por el operador que posee el nodo de acceso, de tal manera los requisitos de calidad de servicio están asociados a un determinado QCI (Tabla 13).

Tabla 13. Resultados de pruebas SINR a CQI

Relación SINR a CQI CQI Cobertura 1 a 2 5.34% 2 a 3 4.10% 3 a 4 4.52% 4 a 5 3.32% 5 a 6 1.18% 6 a 7 3.40% 7 a 8 8.96% 8 a 9 9.19%

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En los servicios con GRB (Guaranteed Bit Rate), la portadora asignada al servicio, dispone de unos recursos asignados de manera permanente y en los servicios sin GRB (Non-Guaranteed Bit Rate), no se asignan recursos fijos por lo tanto se actúa de la mejor manera posible atendiendo a las circunstancias específicas de cada transmisión o los requerimientos de cada usuario.

Los resultados del mapeado de SINR a CQI mostrados Tabla 13 determinan una clase de servicio o comportamiento de la red LTE-A. Los resultados arrojados por ICS Telecom muestran que entre 1 a 2 valores de CQI (prioridad 2) se cubre el 5.34% del área de estudio que corresponde a la voz conversacional. Entre 2 a 3 valores de CQI (prioridad 3) se cubre el 3.10% que corresponde al servicio de streaming en vivo. Entre 3 a 4 valores de CQI (Prioridad 3) se cubre el 4.52% que corresponde al servicio de video no conversacional. De 4 a 5 valores de CQI se cubre el 3.32% que corresponde al servicio de señalización IMS. Estos primeros intervalos de CQI son los servicios que tienen los recursos de tasas garantizadas GRB. Para los servicios sin GRB están los intervalos de CQI entre 5 a 6 con el 1.18% de cobertura correspondiente a los servicios de voz, video y juegos interactivos. Entre 6 a 7 se cubre el 3.40% que corresponde al servicio de streaming. Entre 7 y 8 con un porcentaje de cobertura de 8.96% corresponde al servicio de internet, chat, email y carga de archivos FTP, y entre 8 a 9 valores de CQI se cubre un porcentaje de 9.19% correspondiente a servicios de TCP.

7. Análisis de resultados

En las simulaciones de correlación el modelo ITU-R

525 presento un factor del 92% y las menores perdidas en la señal con un error medio de 0.20 dB, por cuanto el ajuste de este modelo se acomoda a las mediciones realizadas presentando prácticamente los mimos niveles de potencia en los puntos medidos, gracias a las capas de la cartografía que toman en cuenta los fenómenos físicos siendo estos factores clave a la hora de realizar el proceso de simulación y predicción de la cobertura.

La comparación de los modelos de propagación evidencia varios aspectos fundamentales en la predicción. Se muestra que para ambientes urbanos los modelos deterministas poseen mayor exactitud que los modelos empíricos debido a que factores físicos como la atenuación, pérdidas por difracción causadas por edificios adyacentes al nodo y dispersión de las ondas aproximan los resultados al comportamiento real de la señal. Para el análisis de rendimiento de la red LTE-A con el método de propagación ITU R-525, la ganancia del transmisor aumenta debido a la implementación del sistema de multiplexación espacial MIMO 4x4 y modulación de alto orden 64-QAM respecto a los puntos medidos. Esto se refleja directamente en los niveles de potencia de referencia de las predicciones de cobertura del escenario simulado.

8. Conclusiones

Las mediciones resultan ser un factor importante

debido a la obtención de la información real y precisa que

al momento de realizar las simulaciones fueron esenciales para encontrar buenos resultados en la correlación de los métodos de propagación analizados. Se proporcionó un proceso de levantamiento de información para proveer la información real del eNodoB medido y posteriormente simulado.

La metodología basada en mediciones reales puede aplicarse a tecnologías relativas como estándares de televisión y otras tecnologías móviles. Los resultados basados en estándares y criterios oficiales son confiables y pueden ser utilizados como referentes en la implementación real de cada tecnología estudiada.

Futuras investigaciones estarán enfocadas en realizar mediciones y simulaciones en otros escenarios para valorar la exactitud de los modelos de propagación en tecnologías móviles de quinta generación (5G).

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Sistema Unificado de

Investigaciones – SUI de la Fundación Autónoma de Colombia por el apoyo económico para el desarrollo de este proyecto y al Ing. Felipe Andrés Daza Barragán por sus aportes en la ejecución técnica de este trabajo. De igual forma, agradecen a la empresa TES América Andina Ltda., por el soporte técnico en el desarrollo de la investigación que condujo a los resultados presentados. Referencias

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