Introducción a Long term evoluition advanced

Long Term EvoluitionAdvanced

Marcelo Vilela Pardo

Introducción

• Evolución 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project)• Global System for Mobile Communications

• General Packet Radio Service

• Enhanced Data rates for GSM Evolution

• Universal Mobile Telecommunications System

• High-Speed Packet Access

• Long Term Evolution

LTE vs LTE Advanced

LTE vs LTE Advanced

Bandas de Frecuencias en LTE-Advanced

Bandas de Frecuencias en LTE-Advanced

Arquitectura LTE-Advanced

• La arquitectura LTE-Advanced es similar a a la arquitectura LTE.

• La diferencia se encuentra por una arquitectura adicional implementada en la red de acceso.

• Esta nueva arquitectura tiene que ver con el uso de Relay Nodes.


• LTE y LTE-Advanced presenta 3 elementos que los identifican:

• E-UTRAN (Red de Acceso): Envolved Universal Terrestrial Radio Access Network.

• EPC (Red de CORE): Envolved Packet Core.

• La Evolución de IMS: IP Multimedia Subsystem.


• Tanto la E-UTRAN y EPC Brindan servicios encaminados a la transferencia de información basada en paquetes IP entre el equipo de usuario y redes de paquetes externas tales como plataformas IMS y fundamentalmente Internet.

Componentes de la red de acceso E-UTRAN

• Encargados de brindar conectividad User Equipment - EPC:• eNBs: Envolved Node B, conectividad UE – EPC en coberturas

grandes.

• HeNBs: Home eNBs, para coberturas de menor tamaño.

• Relay Node: Pueden ser considerados desde cierto punto como repetidores, es un nodo de red que está conectado inalámbricamente a un eNB. Comparten funcionalidades propias de eNB tales como el monitoreo y control remoto.

Relay Node vs Repetidor

• En contraste con un repetidor:• Un RN procesa la señal recibida antes de reenviarla. Este

procedimiento involucra operaciones de capa 1, 2 o 3 (Física, Enlace, Red).

• Hay que tomar en cuenta también que el retardo mínimo producido por un repetidor es bajo comparado con un RN.

• Un RN tiene dos fases de transmisión para poder entregar la señal recibida del eNB al UE.

Relay Node vs Repetidor

Relay Node (Arquitectura)

Direct Link (Uplink/Downlink): Se conoce como Direct downlink, al enlace entre el Donor eNB y el UE, y, direct uplink, al enlace entre el UE y el Donor eNB.


Donor eNB: Es un eNB fuente el cual se comunica con los RNs a través del backhaul link, y, con los UEs a través del direct link.


Donor cell: Es el área de cobertura que proporciona un DonoreNB.


Backhaul Link (Uplink/Downlink): Se denomina backhaul downlink, al enlace entre el donor eNB y el RN, y backhaul uplink, al enlace entre el RN y el Donor eNB.


Relay Node(RN): Es el elemento de red que permite interconectar los elementos de la Donor Cell con los elementos de la Relay Cell.


Relay Cell: Es el área de cobertura brindado por un Relay Node.


Access Link (Uplink/Downlink): Se conoce como Access downlink al enlace entre el RN y el UE, y, Access uplink, al enlace entre el UE y el RN.

Escenarios de despliegue de Relay Nodes

a) Ampliación de la cobertura de la celda en zonas rurales.

b) Escenario de la cobertura outdoor urbanos y suburbanos.

c) Mejora de la cobertura en ambientes internos.

d) Escenarios de puntos muertos.

e) Despliegue de corto tiempo.

f) Movilidad en grupo

Ampliación de la cobertura de la celda en zonas rurales.

• Los RNs pueden ser usados en zonas rurales ya que ellos proveen de una gran zona de cobertura, lo que significa que un RN presenta una potencia de transmisión similar a la de un macro eNB, es decir potencias cercanas a los 46dBm.

• Los RNs son útiles para aplicaciones de alta frecuencia así como redes 3G, posibilitando la misma cobertura incluso en condiciones de propagación extremas, sin el incremento del número de estaciones base.

Ampliación de la cobertura de la celda en zonas rurales.

Escenario de la cobertura outdoor urbanos y suburbanos

• Los RNs son usados para proveer de servicio y cobertura a ciertas áreas particulares de una celda o para intentar obtener un rendimiento en el borde de la celda similar al ofrecido por ésta cuando los usuarios se encuentran en zonas que no están en el límite.

• En ambientes urbanos se usan potencias de transmisión de 30 dBm o menores debido al tamaño pequeño de la celda y a efectos de interferencia inter-celda.

• En ambientes suburbanos la potencia de transmisión es cercana a los 37 dBm.

Escenario de la cobertura outdoor urbanos y suburbanos

Mejora de la cobertura en ambientes internos

• Los RNs pueden estar localizados en el interior de edificios para proveer a los usuarios de una cobertura interna mejorada.

• En ambientes indoor los RNs deben tener una baja potencia de transmisión para evitar problemas de interferencia.

Mejora de la cobertura en ambientes internos

Escenarios de puntos muertos

• Los RNs son usados para proveer de cobertura a los puntos en donde la señal no llega por motivos de grandes obstáculos como los edificios por ejemplo.

• En este tipo de escenario, el RN es ubicado en línea de vista con el donor eNodeB y luego se encarga de radiar a los puntos afectados.

Escenarios de puntos muertos

Despliegue de corto tiempo

• Los RNs son muy útiles para soluciones en las que se necesita de cobertura por periodos cortos de tiempo como en eventos especiales de juegos deportivos, conciertos y eventos públicos, incluso para soporte en caso de averías en los equipos de la red cuando éstos se dañan por desastres naturales.

Movilidad en Grupo

• Un RN también es capaz de proveer cobertura a pasajeros de buses, trenes e incluso barcos. El RN se puede ubicar sobre el vehículo y conectarse al donor eNodeB más apropiado conforme el vehículo se mueva.

• En un vehículo en movimiento un RN provee mejor cobertura que una macro eNB, también existe un ahorro de energía en las baterías del UE.

Interfaces en E-UTRAN

• Este se conecta con los demás elementos del sistema mediante 3 interfaces:• Uu: Interfaz de radio LTE, permite la transferencia de

información por el canal de radio entre eNB y equipos de usuarios.

• S1: Interfaz entre eNB y EPC• X2: Tiene plano de usuario, para transferencia de datos de

usuario sin control ni garantía, y el plano de control realiza el control de transferencia de paquetes IP al plano de usuario

Componentes de la EPC

• Encargado de las funciones y señalización del plano de control:• MME: Mobility Management Entity.

• Encargados de las funciones asociadas al plano de usuario:• S-GW: Serving Gateway.

• PDN-GW: Packet Data Network Gateway.

• Encargado de la base de datos:• HSS: Home Subscriber Server.

IP Multimedia Subsystems

• Proporciona los mecanismos de control necesarios para la procesión de servicios multimedia basados en IP a los usuarios de la red.

• Es un elemento clave tanto en LTE como en LTE-Advanced, ya que permite tener acceso a Internet mediante la red celular, es usado para acceder a páginas web, leer correos electrónicos, videoconferencias y más.

• Permite inter-operar con redes de conmutación de circuitos.

Provisión de Servicios IMS

User Equipment

• Es el dispositivo que permite a los usuarios accede a los servicios de la red LTE.

• Elementos:• Un módulo de subscripción del usuario (SIM/USIM)• El equipo móvil

Universal Integrated Circuit Card

• Son chips usados en teléfonos móviles y dispositivos externos.

• La tarjeta inteligente únicamente se refiere al circuito integrado.

• El SIM/USIM se encarga de identificar al usuario en el sistema.

• También guardan datos referentes al usuario, áreas de seguimiento y conjunto de rutinas específicas para la autenticación.

Mobile Equipment

•Mobile Terminal:• Se encarga de las funciones propias de la comunicación.

• Terminal Equipment:• Se encarga de la interacción con el usuario y que contiene

muchas aplicaciones.

Características que definen a LTE-Advanced

• Agregación de portadora.

• Sistemas de antenas múltiples.

• CoMP (Coordinated Multipoint Transmission and Reception)

• Relaying

Agregación de la Portadora

• Ningún operador tiene 100 MHz de espectro asignado para el ancho de banda necesario para trabajar con LTE-Advanced. Tienen bloques de frecuencia en bandas diferentes.

• Usar eficazmente el espectro fragmentado independientemente de la velocidad de transmisión pico es una motivación para usar agregación de portadora.

Agregación de la portadora

Agregación de portadora

Multiple Antenna Systems

Matriz de transmisión H

Single User - MIMO

Multiple User - MIMO

Coordinated Multipoint (CoMP)

• La transmisión y recepción basada en esta técnica es una tecnología donde múltiples antenas de varias celdas son utilizadas.

• Las antenas de la celda de servicio así como las celdas vecinas contribuyen a mejorar la calidad de la señal recibida en el UE.

• Tanto en la reducción de la interferencia co-conal producida de las celdas adyacentes.

Coordinated Multipoint (CoMP)

Relaying

• Es una nueva característica en LTE-Advanced.

• Basada en Relay Nodes.

Engineering

Introducción a Long term evoluition advanced