Descripcion completa de la nueva tecnologia LTE

1. LTE Long Term Evolution
Long TermEvolution
Geovanny Guano
gpguano@espe.edu.ec
Departamento de Eléctrica y Electrónica
Escuela Politécnica del Ejército
Sangolqui - Ecuador
2 DESARROLLO
RESUMEN: LTE (Long TermEvolution) es un
nuevo estándar de la norma 3GPP. Definida como una
evolución de la norma 3GPP UMTS (3G) o simplemente 2.1 QUÉ ES LTE Y SU DESARROLLO
un nuevo concepto de arquitectura evolutiva (4G).Lo
novedoso de LTE es la interfaz radioeléctrica basada LTE significa Long TermEvolution. Es un estándar
en OFDMA para el enlace descendente (DL) y SC- de comunicaciones móviles desarrollado por la 3GPP,
FDMA para el enlace ascendente (UL). La modulación la asociación que desarrolló y
elegida por el estándar 3GPP hace que las diferentes mantiene GSM y UMTS.
tecnologías de antenas (MIMO) tengan una mayor Es una nueva generación respecto a UMTS (tercera
facilidad de implementación. generación o 3G) y a su vez GSM (segunda
generación o 2G), como se muestra en la Figura 1.
PALABRAS CLAVE: OFDM, 3GPP.
1 INTRODUCCIÓN
Hoy en día el aumento en el uso de datos
móviles y la aparición de nuevas aplicaciones y servicios
como (Juegos Masivos Multi-jugador Online), televisión
móvil y flujo de datos de contenidos han sido las
motivaciones por el que el proyecto 3GPP ha
desarrolladoel proyecto LTE. Poco antes del año 2010,
las redes UMTS llegan al 85% de los abonados de
móviles.
LTE busca garantizar la ventaja competitiva sobre otras
tecnologías móviles. De esta manera, se diseña un
sistema capaz de mejorar significativamente la
experiencia del usuario con total movilidad, que utilice Figura 1: Evolución de las tecnologías de comunicaciones
el protocolo de Internet (IP) para realizar cualquier tipo móviles, tomado www.xataka.com comunicaciones móviles/lte
de tráfico de datos de extremo a extremo con una buena
calidad de servicio y, de igual forma el tráfico de voz, LTE nació para cubrir principalmente las siguientes
apoyado en Voz sobre IP (VoIP) que permite una mejor necesidades:
integración con otros servicios multimedia. Así, con LTE Los usuarios quieren una conexión de datos
se espera soportar diferentes tipos de servicios que descargue y suba a más velocidad.
incluyendo la navegación web, FTP, Voz sobre IP,juegos Los fabricantes y operadores quieren un
en línea, vídeo en tiempo real, pulsar para hablar (push- estándar menos complejo y que reduzca los
to-talk) y pulsar para ver (push-to-view). Todo esto con costes.
velocidades pico de hasta 173 Mbps de bajada y 86 Hay que asegurar la competitividad del 3G en
Mbps de subida, con 2 antenas en la estación base y 2 el futuro frente, por ejemplo, a WiMAX.
en el terminal (array MIMO) y hasta 300 Mbps de bajada
con 4×4 antenas. LTE es algo completamente nuevo, así El primer servicio de LTE se desplegó en Estocolmo y
que es una nueva generación respecto a UMTS (tercera Oslo el 14 de diciembre de 2009. En España, Telefónica
generación o 3G) y a su vez GSM (segunda generación empezó a dar servicio de esta tecnología en Madrid y
o 2G). No obstante, la Unión Internacional de Barcelona en septiembre de 2011.
Telecomunicaciones (ITU) no considera que LTE que se
está desplegando ahora mismo por el mundo sea 4G. LTE será de vital importancia en el uso de internet móvil
y soportara la transmisión de datos a más de 300 metros
y videos en formato de alta definición (HD), alcanzando
aproximadamente 10 veces más velocidad que 3G. Esta
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2. LTE Long Term Evolution
tecnología utilizara OFDMA (Multiplexación por división LTE también está pensado para evitar la fragmentación
de frecuencias ortogonales) la cual es un esquema de de los terminales a nivel mundial por el tipo de
modulación multiportadora utilizando un gran número de duplexación, ya que las últimas revisiones del estándar
soportadorascercanas entre sí (Generalmente múltiplos son compatibles tanto
de la frecuencia fundamental de transmisión) en con FDD (FrequencyDivisionDuplex) que utiliza varias
frecuencia y ortogonales. zonas del espectro y TDD (Time DivisionDuplex) que
ocupa una sola zona. Así, un teléfono
La tecnología OFDM utiliza el algoritmo de la chino LTE TDD funcionará en España sin más
transformada rápida de furrier para generar y detectar inconveniente.
las señales permitiendo hacer el procesamiento de la
señal en el campo de la frecuencia, además tiene una
ventaja la cual consiste en que funciona correctamente
en circunstancias difíciles donde la los canales de
comunicación pueden sufrir de: atenuación de las
2.3 INFRAESTRUCTURA DE LTE
frecuencias altas en cables de cobre de gran longitud,
La tecnología LTE consiste en la unificación de
interferencia de banda angosta y el desvanecimiento
servicios como voz y datos, permitiendo proporcionar el
(fading) selectivo de la señal con la frecuencia, que se
transporte de todo tipo de tráfico mediante una
presentan en las comunicaciones inalámbricas. Para
arquitectura basada en IP, eliminando el dominio de
implementar dicho sistema de acceso múltiple se
Circuitos. La figura 1 muestra una infraestructura de una
asignan subconjuntos de portadoras a cada usuario
red LTE la cual esta optimizada debido a la reducción
individual. De acuerdo con la información
del número de elementos empleados en la red en
retroalimentada por el canal sobre las condiciones del
comparación a una UMTS. La red LTE que trabaja sobre
mismo se procede a variar la asignación de portadoras a
IP se extiende desde el eNB hasta el núcleo de
los usuarios o dependiendo de la calidad del servicio
paquetes, permitiendo un entorno total IP.
que se pretenda establecer para un usuario.
Las redes de Acceso Radio Evolucionada constan de
un único elemento, el eNB que funciona como interface
A pesar de que la tecnología OFDM funciona para la
con el terminal del usuario. Entre sus funciones se
trasferencia de información, existen algunos
encuentran la administración de los recursos de radio,
inconvenientes con la misma como el uso de una gran
encriptación de la información del usuario y la
cantidad de batería en los equipos portátiles para ello se
compresión de los paquetes que contiene los datos.
trata de implementar otra tecnología de acceso múltiple
como el SC-FDMA que requieren de una menor
cantidad potencia. 2.4 LTE VS LA 2 Y 3 GENERACIÓN
La separación en el plano control y datos tiene un
cambio drástico entre 2G/3G y LTE. CDMA/GSM
distribuye el plano de control y datos a través de
2.2 CARACTERÍSTICAS DE LTE múltiples elementos de la red, en cambio LTE tiene un
control claro del plano de control y datos como se
LTE es una tecnología muy buena y estable con las
observa en la figura 2.
siguientes características clave:
Velocidad de 100 Mbs de bajada y 50 Mbs de
subida
Flexibilidad del espectro para los operadores
1.25 MHz; 2.5 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15 MHz y
20 MHz
Reducir el tiempo que tardan los paquetes en
viajar por la red a 10 ms.
Cobertura entre 5 Km y 100 Km.
Compatibilidad con redes WLAN o WIMAX.
Garantizar Qos extremo a extremo.
Respecto a que sea una red fácil de desplegar, la clave
está en que los servicios de LTE sólo
utilizanconmutación de paquetes. LTE no puede
gestionar SMS o llamadas al estilo antiguo basado en
conmutación de circuitos; de eso se seguirán
encargando las redes GSM y demás, con la
consiguiente optimización de los costes en
infraestructura. El sistema de switching de paquetes
de LTE está muy optimizado, para un mundo en el que Figura 2: Comparación del plano control y datos
cada vez hacemos más cosas sobre IP (voip en lugar de
llamadas, whatsapps en lugar de SMS…).
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3. LTE Long Term Evolution
Son pocos los países latinoamericanos en
donde las operadoras hayan anunciado planes para la
implementación de la red de datos de cuarta generación
2.5 ¿LTE ES 4G? conocida como LTEla operadora estatal UNE EPM
Telecomunicaciones, Colombia es el primer país
Sin embargo, con todos los beneficios que puede latinoamericano con una red LTE ya disponible. UNE
ofrecer la tecnología LTE y sus rangos de velocidad, la anunció que la red LTE ha sido activada en Bogotá y
ITU no la considera una tecnología 4G, debido a que no Medellín y que pronto estará disponible en Cali,
cumple con los requisitos mínimos que establece esta Barranquilla, Cartagena y Bucaramanga.
organización en su estándar IMT-Advanced donde se Hoy en día Open Mobile ofrece LTE
mencionan las tecnologías que si cumplen con los comercialmente en Puerto Rico, y ofrece velocidades
requerimientos exigidos para ser una tecnología 4G. que oscilan entre los 5-12Mbps de bajada a sus
usuarios. Open Mobile opera en la banda de 700MHz,
En 2008, la ITU (Unión Internacional de que es la misma banda en la que han lanzado LTE los
Telecomunicaciones) estableció los requisitos para la operadores de Estados Unidos VerizonWireless y AT&T.
cuarta generación de estándares de telecomunicaciones Movilmax (Venezuela), también planea la
móviles: los sistemas IMT-Advanced o simplemente 4G. migración de la tecnología WiMAX a la tecnología LTE.
Los principales requisitos para un estándar 4G son: Movilmax fue uno de los primeros operadores en
desplegar la tecnología WiMAX móvil en América Latina
• Que esté basado en un modelo de red “all- en septiembre del 2007. Actualmente, la empresa
IP” que utilice únicamente conmutación de cuenta con espectro TDD en la banda de 2,5GHz
paquetes. (48MHz) y con una base de 10,000 subscriptores
• Que alcance tasas de pico de 1 Gbps en WiMAX, y opera en las ciudades de Caracas, La Guaira,
movilidad de baja velocidad (usuario quieto o a Guarenas- Guatire y Valencia con 64 radio-bases
pie) y de 100 Mbps en movilidad de alta proporcionadas por Samsung. La estrategia de
velocidad (trenes, coches…). Movilmax es comenzar a desplegar la tecnología LTE en
• Que alcance picos de eficiencia espectral de paralelo con WiMAX. Las primeras demostraciones LTE
enlace de 15 bits/Hz en bajada y 6,75 bits/Hz se realizarán en Caracas en Junio del 2012, con
en subida (es decir, que podamos descargar a despliegue comercial en el primer semestre del 2013.
1 Gbps con un ancho de banda de menos de Sky (Brazil) es la empresa pionera en América
67 MHz). Latina en lanzar una red TD-LTE haciendo uso de la
banda de 2,5GHz. Aunque TD-LTE es una tecnología
3 LTE EN LATINOAMERICA que aún le falta madurar, ya que no hay aún un
ecosistema de dispositivos en el mercado que soporten
este estándar, ni tampoco economías de escala para
éstos dispositivos, pensamos que TD-LTE tiene un gran
futuro en América Latina, ya que será la opción para
operadores WiMAX que deseen migrar a LTE tanto en
las bandas 3,5GHz como 2,5GHz. Estimamos sin
embargo, que la oferta TD-LTE tendrá auge en la región
en al menos tres años más, en lo que el estándar se
consolida a nivel global, particularmente en China e
India.
A finales de Abril 2012, en total son ya cinco las
redes comerciales LTE en la región incluyendo UNE
Figura 3: Adopción de la tecnología LTE hasta el 8 de mayo (Colombia), Antel (Uruguay), SKY (Brazil), Claro (Puerto
del 2012, tomado de es.wikipedia.org/wiki/LTE/latam Rico) y Open Mobile (Puerto Rico), y ya hay algunas
otras importantes empresas que perfilan para lanzar LTE
próximamente incluyendo Entel (Chile), Telecom
(Argentina), Movilmax (Venezuela), Digicel (Caribe).
Maravedis espera que sean 15 en total las redes LTE
Descripción Descripción de la adopción de tecnología LTEmayo
Tabla 1: La adopción de la tecnología LTE al 8 de comerciales a finales de éste año con un aproximado de
de 2012. 650.000 subscriptores LTE en América Latina.
Los países con el Servicio Comercial de LTE
Los países con el despliegue comercial de la
red LTE 4 LTE EN ECUADOR
en curso o previstas
Los países con sistemas de prueba LTE (pre-
compromiso) El Ministro de Telecomunicaciones y de la
Sociedad de la Información, Jaime Guerrero, quien
Fecha 01 2012 preside el Consejo Nacional de Telecomunicaciones
(CONATEL), considera como un paso importante e
histórico para el país la resolución adoptada hoy (18
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4. LTE Long Term Evolution
Octubre) en Quito que permitirá ponernos a la Una mejor apreciación a lo explicado líneas arriba se
vanguardia de la tecnología a nivel mundial y que observa en la figura 5.
logrará, en un futuro cercano, que accedamos a
sistemas y equipos más económicos y con mayor
capacidad y agilidad de operación y respuesta en banda
ancha y comunicaciones.
En el plano técnico informó que el CONATEL
adoptó el modelo de segmentación A5 conocido como
APT para la banda 700MHz, propuesta por la APT, la
que ofrece el mejor desempeño para el despliegue de
sistemas IMT (International Mobile Telecommunication),
obteniendo la mayor eficiencia en el uso del espectro
radioeléctrico. Asimismo permite flexibilidad en la
definición del tamaño de los bloques de espectro para
un mejor ajuste con las características de las
tecnologías disponibles y las necesidades del país, evita
la utilización de bandas de guarda para la coexistencia
entre sistemas FDD y TDD en la misma banda, y ofrece
una mayor cantidad de espectro para ser aprovechado
por las tecnologías 4G.
5 ANTENAS PARA LTE
En la actualidad, las redes se han ampliado en
700/800 MHz y 2.3-2.7 GHz. Para ampliar su área de
distribución, la mejora de la señal y la estabilización de Figura 5:: Clasificación de los arreglos MIMO
la transferencia de datos, nace LTE con un grupo de
antenas especiales.
MIMO - Múltiple Entrada Múltiple Salida. Mimo es 6 SERVICIO DE TRIANGULACIÓN
un método para el enlace de radio mediante el uso de USANDO TECNOLOGÍA LTE
múltiples antenas para mejorar. Arreglos de antenas
proporcionan una mayor potencia de la señal, Triangulación es la técnica de poder localizar a
transmisión de datos y calidad de la conexión puede ser alguien o a algo, sin saber exactamente donde se
optimizada. Un ejemplo de arreglo MINO se muestra en encuentra visualmente ese alguien o algo. Es por
la figura 4. ejemplo la técnica que utilizan los chips GPS de los
celulares inteligentes para saber su localización en el
MISO: Multiple input Single output; en el caso de mundo y mostrarla en un mapa.
varias antenas de emisión y una única antena en el La forma en que se localiza un celular es
receptor. rastreando una llamada telefónica. Pero, ¿cómo se
SIMO: Single input multiple output; en el caso de puede hacer eso? Pues lo se suele haceres conociendo
una única antena de emisión y múltiples antenas en el la posición geográfica de las torres celulares cerca de la
receptor. persona que está haciendo la llamada, y el tiempo que
toman los datos en viajar desde el celular hasta cada
una de esas torres. Se logra una identificación en base a
tres puntos, luego de esto basta tan solo aplicar
conceptos tan básicos como el famoso teorema de
Pitágoras para calcular las distancias y el grado de
ubicación en relación a la torre celular más cercana.
A través del uso de las redes GSM (actuales) para
localizar un teléfono celular, ya no es necesario efectuar
una llamada a dicho teléfono móvil con el fin de poder
ubicar geográficamente al dispositivo, aunque cabe
destacar que el equipo debe estar encendido para que la
Figura 4: Arreglo de antenas tipo MIMO búsqueda pueda concluir con resultados exitosos.
El método de localización por intermedio de GSM
MISO: Multiple input Single output; en el caso funciona de manera muy sencilla, ya que básicamente
de varias antenas de emisión y una única antena en el se trata del establecimiento de una triangulación del
receptor. teléfono celular en base a su posición actual en el
SIMO: Single input multiple output; en el caso planeta. Una explicación grafica de esto se obtendrá en
de una única antena de emisión y múltiples antenas en la figura 6.
el receptor.
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5. LTE Long Term Evolution
Figura 7: Sistema de triangulación en el cual se basa LTE
7 REFERENCIAS
Figura 6: Descripción del sistema de triangulación celular
[1] XATAKA,”Quées LTE?”,Disponible en:
Sin embargo aparte de todo lo explicado http://www.xataka.com/moviles/que-es-lte
anteriormente existe otro método de localización basado [2] CONATEL, “Ecuador camino a la tecnología LTE”,
en la diferencia de tiempo observada, técnica disponible en: http://www.conatel.gob.ec/site_conatel/.
denominada también como E-OTD, siglas de su nombre [3] El comercio, “LTE llega a paso lento al ecuador”, Disponible
en: http://www.elcomercio.com.ec/tecnologia/Cuarta-
en inglés Enhanced-ObservedTimedDifference, que
generacion-llega-lento-Ecuador_0_732526842.html.
prácticamente es que la nueva tecnología LTE ya
dispone en sus sistemas móviles. [4] Telesemana.com, Cinco operadoras ofertan servico
En este caso, es posible lograr una precisión de de tecnologia LTE en Americalatina. Disponible en
entre 50 a 200 metros por cada tres estaciones base, lo http://www.telesemana.com/blog/2012/04/23/cinco-
cual depende directamente del número de LMUs que se redes-lte-en-latinoamerica-ahora-toca-monetizar/.
encuentran disponibles en la red en ese momento. [5] Localización de teléfonos celulares. Disponible en
Y el sistema actual con el que se cuanta en http://www.informatica-hoy.com.ar/soluciones-
LTE (4G) se detalla gráficamente en la figura 7. moviles/Localizacion-de-telefonos-celulares-por-
GSM-y-GPS.php.
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